大口径薄壁弹体热冷复合成形工艺制造技术

本发明专利技术公开一种大口径薄壁弹体热冷复合成形工艺，采用先挤压后拉伸的方法进行成形，坯料加热到预定温度，去除氧化皮；将热坯料放入成形镦粗模具内，锻出成形镦粗件后进行第一次正反挤压，形成壁厚较厚，筒壁高度较短的挤压件；将一次正反挤压后的工件进行第二次正反挤压，形成等壁厚，筒壁高度更高的挤压件；利用挤压完成后的余热减薄拉伸，在管内径不变情况下，使管外径减薄一半；退火，对工件润滑处理；进行冷缩径拉伸，使挤压件筒部内径不变的情况下，外径缩小并伸长；工件端口向下一段筒壁采用区间分段加热，加热温度从开口向下均匀下降，用收口模具收口。本发明专利技术解决了热挤压产品材料利用率低、模具寿命低的问题，提高了产品精度和表面质量。精度和表面质量。精度和表面质量。

【技术实现步骤摘要】
大口径薄壁弹体热冷复合成形工艺


[0001]本专利技术涉及弹体成形
，特别是涉及一种大口径薄壁弹体热冷复合成形工艺。

技术介绍

[0002]炮弹是战争中必需品，拥有极高军事地位，能否维持高质量炮弹的连续生产从而保证充足的弹药供应关系到国防实力的综合水平。目前，国内弹体生产以热挤压工艺为主，且锻件精度低，以人工操作为主，生产成本高，效率低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种大口径弹体热冷复合成形工艺。
[0004]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种大口径薄壁弹体热冷复合成形工艺， 采用先挤压后拉伸的方法进行成形，由以下步骤处理后形成：坯料用中频炉加热到1150
‑
1180度，经过除磷机去除氧化皮；将热坯料放入成形镦粗模具内，锻出规整的成形镦粗件；将成形镦粗件放入第一次挤压模具中，进行第一次正反挤压，工件热态金属先向下正向流动，然后向上反向流动，形成壁厚较厚，筒壁高度较短的挤压件；第二次正反挤压，将一次正反挤压后的工件放入第二次挤压模具中，进行第二次正反挤压，工件热态金属先向下正向流动，将模具底部充满后，向上流动，形成等壁厚，筒壁高度更高的挤压件，此时工件底部的锥形段成形完成；利用挤压完成后的余热进行减薄拉伸，在挤压件筒部内径不变的情况下，使外径减薄一半，缩径拉伸模具做好润滑处理；根据弹体材料确定退火工艺进行退火，并对工件润滑处理；冷缩径拉伸，使挤压件筒部内径不变的情况下，外径缩小并伸长；工件端口向下的一段筒壁采用区间分段加热，加热温度从开口向下800
‑
300度均匀下降，然后用收口模具收口。
[0005]本专利技术的大口径弹体热冷复合成形工艺，即解决了热挤压产品材料利用率低、模具寿命低的问题，又提高了产品精度和表面质量。
附图说明
[0006]图1是本专利技术的大口径弹体的形状尺寸示意图。
[0007]图2为本专利技术的大口径弹体热冷复合成形工艺的流程图。
[0008]图3为本专利技术的大口径弹体热冷复合成形工艺的各工艺段的工件的变换成型过程示意图（不含退火工艺）。
[0009]图4
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图10分别为图3中各个工艺过程中的工件的放大图。
[0010]图11为本专利技术的第一次正反挤压模具的工作示意图。
[0011]图12为本专利技术的第二次正反挤压模具的工作示意图。
[0012]图13为本专利技术的冷（热）缩径拉伸模具工作示意图。
具体实施方式
[0013]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0014]本专利技术采用模拟分析与实验试验相结合的方式，对弹体热挤压工艺现存的困难进行深入分析，包括深孔工件的精度、模具寿命、挤压温度散失、高温润滑、焊接模具应用等方面，将热工件的精度提高到2mm左右及模具寿命提高2倍以上。通过增加冷缩径拉伸工步，研究相关因素，制定最优工艺，生产出少无切削加工的大口径薄壁弹体产品。
[0015]图1为大口径240弹体，壁厚薄，长度较长，中间一段圆柱筒部，圆柱筒部两端为弧形过度后形成缩径的开口部以及封闭的底端，最大内径224mm，最大外径240mm,封闭端直径82mm,开口端直径152mm,总长度为1082mm,封闭端底面到内管底的厚度为108mm，封闭端到中间的圆柱筒部的底部距离566mm,开口端到中间的圆柱筒体的上部的距离的252mm。
[0016]按此图产品的尺寸在热挤压过程中会出现散热快，易变形等问题。如果只采用热挤压工艺会出现筒壁变形、脱模困难、表面拉伤等现象。
[0017]常规解决办法是增加壁厚，以外径φ240mm的产品，壁厚增加到25mm以上才能缓解上述问题。这种解决方式将原材料消耗量增加了3倍以上，最终材料利用率低于30%。
[0018]本专利技术实施例的弹体热冷复合成形工艺，采用先挤压后拉伸的方法，制出壁厚较薄、表面质量高、加工量小的弹体锻件，可提高产品精度，材料利用率可达到85%。
[0019]如图1
‑
图2所示，本专利技术实施例的弹体热冷复合成形工艺，首先，坯料中频加热到1150
‑
1180度，经过除磷机去除氧化皮后，采用以下工艺步骤成型：第一工步，成形镦粗，将热坯料（高205mm,直径为203mm，如图4所示）放入成形镦粗模具内，锻出规整的成形镦粗件，高218mm，底部直径为181mm，主视下呈上宽下窄的梯形状，如图5所示。
[0020]第二工步，第一次正反挤压，将成形镦粗件放入第一次挤压模具中，进行第一次正反挤压，工件热态金属材料会先向下流动一部分，然后向上反流动一部分，形成壁厚较厚，筒壁高度较短的挤压件，挤压后，工件内部形成腔体，如图6所示，开口外径264mm,最大壁厚20mm,高度600mm以上。
[0021]第三工步，第二次正反挤压，将一次正反挤压后的工件放入第二次挤压模具中，进行第二次正反挤压，此模具的冲头的直径小于第一次正板挤压模具的冲头的直径，工件的热态金属材料首先向下流动，将模具底部充满后，再向上流动，形成等壁厚，筒壁高度更高的挤压件，此时工件底部的锥形段成形完成，挤压后，管件的长度大于781mm，最大壁厚不变，开口外径不变，长度增加，内部管腔变长，封闭端的直径变小，根据各工步的衔接情况，个别尺寸会有0.5
‑
1mm的尺寸差，如图7所示。
[0022]第四工步，余热缩径拉伸：利用挤压完成后的余热缩径拉伸，挤压件筒部内径不变的情况下，外径减薄10mm，变为10mm,开口外径变为244mm，长度增加，成1000mm以上，封闭端
直径缩小为82mm, 封闭端到中间的圆柱筒部的底部距离566mm，此部分成型，如图8所示，内部形成上大直径、下小直径的截面梯形的锥形的腔体部，实心厚度108mm。
[0023]两次正反挤压步骤后，锻件各部分温度差距很大，约在500
‑
1000度之间，工件弧度和底部温度最低，约500
‑
700度左右，可以直接利用该余热进行缩径拉伸处理。
[0024]其中，壁厚减薄次数和减薄量根据产品具体情况确定，本实施例通过2道次减薄模具1次拉伸完成。
[0025]第五工步，退火：根据弹体材料确定退火工艺进行退火，并对锻件进行润滑处理。
[0026]第六工步，冷缩径拉伸：使工件的挤压件筒部内径不变，外径缩小1mm并伸长，变为9mm，开口外径缩小为240mm,总体长度变长为大于1130mm, 闭端底面到内管底的厚度为108mm，该段到开口的长度为566mm的一段圆柱筒部，如图9所示。
[0027]第七工步，工件的端口采用区间分段加热，长度约250mm，加热温度从开口向下由800
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300度均匀下降，具体的，采用中频分区加热法，800度
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300度，中频线圈的线圈密度逐渐减小，且工件旋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大口径薄壁弹体热冷复合成形工艺，其特征在于，采用先挤压后拉伸的方法进行成形，由以下步骤处理后形成：坯料用中频炉加热到1150
‑
1180度，经过除磷机去除氧化皮；将热坯料放入成形镦粗模具内，锻出规整的成形镦粗件；将成形镦粗件放入第一次挤压模具中，进行第一次正反挤压，工件热态金属先向下正向流动，然后向上反向流动，形成壁厚较厚，筒壁高度较短的挤压件；第二次正反挤压，将一次正反挤压后的工件放入第二次挤压模具中，进行第二次正反挤压，工件热态金属先向下正向流动，将模具底部充满后，向上流动，形成等壁厚，筒壁高度更高的挤压件，此时工件底部的锥形段成形完成；利用挤压完成后的余热进行减薄拉伸，在挤压件筒部内径不变的情况下，使外径减薄一半，缩径拉伸模具做好润滑处理；根据弹体材料确定退火工艺进行退火，并对工件润滑处理；冷缩径拉伸，使挤压件筒部内径不变的情况下，外径缩小并伸长；工件端口向下的一段筒壁采用区间分段加热，加热温度从开口向下800
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫红艳，杨勇，孙国强，任伟伟，王志科，陈祥龙，张彬成，
申请(专利权)人：北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：