一种超大高径比金属件制坯模具及制坯方法技术

本发明专利技术公开了一种超大高径比金属件制坯模具及制坯方法，模具设置于压力机的上下工作台之间，用于对棒料进行镦粗操作，包括：模具，模具呈中空的筒状结构，模具中部具有供棒料安装的模具通孔，棒料与模具通孔内壁之间填充有耐高温颗粒物，模具外壁具有若干贯穿的模具孔，棒料镦粗过程中使耐高温颗粒物从模具孔中挤出，通过在模具的侧壁根据所需制取坯料的形状合理设置一定数量，大小不一的模具孔，利用镦粗过程中耐高温颗粒物在通过模具侧壁大小不一的模具孔对金属棒料产生的反向压力，实现对金属棒料的应力控制，充分利用三向压应力，既能够有效避免双鼓形、折叠以及失稳现象，使金属棒料在制坯过程中变形均匀，从而节约了成本，提高了生产效率。提高了生产效率。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超大高径比金属件制坯模具及制坯方法


[0001]本专利技术属于锻造
，尤其涉及一种超大高径比金属件制坯模具及制坯方法。

技术介绍

[0002]在航空航天等领域，金属锻件向着大尺寸、高性能的方向发展。镦粗变形过程是一个不均匀变形的过程，为防止失稳和折叠，进行镦粗的金属棒料高径比一般不超过2
‑
3。而大型锻件、难变形合金锻件成形制造难度大，锻件所用原始棒料的高径比远大于3，，甚至高径比高达7
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8，通常大于3就为超大高径比。对于超大高径比的金属棒料，镦粗成形成为了塑性成形中一个十分重要的工序。
[0003]中国专利公开号为CN114012012A，名称为：基于耐高温介质的高温合金棒坯镦粗成形装置及其方法，通过在挤压筒中填充耐高温介质，并让耐高温介质镦粗成形过程中从挤压筒壁的出料孔中流出，实现大高径比金属棒料的一次镦粗成形，解决失稳和折叠问题，但是该专利所述方法不能实现镦粗过程中的均匀变形。如何有效解决超大高径比金属棒料在镦粗过程中失稳和折叠问题，并实现超大高径比金属棒料在镦粗过程中的均匀变形，是获得高性能大尺寸合金锻件的迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种超大高径比金属件制坯模具及制坯方法，解决上述现有技术中超大高径比工件在镦粗过程中无法控制失稳和折叠，以及变形不均匀的技术问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种超大高径比金属件制坯模具，设置于压力机的上下工作台之间，用于对棒料进行镦粗操作，包括：模具，所述模具呈中空的筒状结构，所述模具中部具有供棒料安装的模具通孔，所述棒料与模具通孔内壁之间填充有耐高温颗粒物，所述模具外壁具有若干贯穿的模具孔，所述棒料镦粗过程中使耐高温颗粒物从模具孔中挤出。
[0007]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯模具，所述模具孔自模具的轴线沿周向均匀设置。
[0008]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯模具，所述模具孔沿模具的轴线长度方向均匀设置。
[0009]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯模具，所述棒料为异径坯料，所述模具孔的孔径与对应位置的棒料的直径成正相关；所述棒料为等径坯料，所述模具上下两端的模具孔的孔径相较于中部的模具孔的孔径大，中间孔径最小，向两端孔径逐渐增大。
[0010]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯模具，所述模具通孔为圆柱孔，所述模具顶部具有上垫块，所述模具底部具有下垫块。
[0011]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯模具，所述棒料的高径比大于3。
[0012]一种超大高径比金属件制坯方法，包括以下步骤：
[0013]S1、将棒料进行防火材料的包裹，然后用不锈钢管进行包套；
[0014]S2、将耐高温颗粒物和步骤s1处理后的棒料一起置于加热炉中进行加热保温；
[0015]S3、将步骤s2处理过的棒料放置于模具中部，并在棒料与模具之间的间隙填充耐高温颗粒物；
[0016]S4、启动压力机使凸模向下运动，根据需要设置顶杆的向上运动，所述棒料在镦粗过程中使耐高温颗粒物从模具周向的若干模具孔挤出；
[0017]S5、镦粗完成后，利用顶杆将坯料顶出；
[0018]S6、重复步骤s1
‑
s5进行另一坯料的加工。
[0019]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯方法，所述防火材料为玻璃纤维棉。
[0020]本专利技术的一种超大高径比金属件制坯方法，所述耐高温颗粒物为金属颗粒或刚玉颗粒。
[0021]本专利技术产生的有益效果是：通过在模具的侧壁根据所需制取坯料的形状合理设置一定数量，大小不一的模具孔，利用镦粗过程中耐高温颗粒物在通过模具侧壁大小不一的模具孔对金属棒料产生的反向压力，实现对金属棒料的应力控制，充分利用三向压应力，既能够有效避免双鼓形、折叠以及失稳现象，又可使金属棒料在制坯过程中变形均匀，同时通过上下两端和中部的模具孔径不同，从而使其受到的耐高温颗粒物作用力不同，使其变形均匀；对于异径坯料，在不同坯料直径处设置不同直径的模具孔，也使坯料受力均匀，省去后续的镦头工艺，从而节约了成本，提高了生产效率。
附图说明
[0022]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0023]图1是本专利技术实施例的模具示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例的镦粗过程状态图；
[0025]图3是本专利技术实施例的用于加工异径坯料模具示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例的异径坯料镦粗过程状态图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]如图1
‑
4所示，一种超大高径比金属件制坯模具，设置于压力机的上下工作台之间，用于对棒料5进行镦粗操作，包括：模具3，所述模具3呈中空的筒状结构，所述模具3中部具有供棒料5安装的模具通孔，所述棒料5与模具通孔内壁之间填充有耐高温颗粒物2，所述模具3外壁具有若干贯穿的模具孔4，所述棒料5镦粗过程中使耐高温颗粒物2从模具孔4中挤出。
[0029]所述模具孔4自模具3的轴线沿周向均匀设置，也就是说在同一水平面上相邻模具
孔4之间的间距相同，从而使周向受力均衡
[0030]所述模具孔4沿模具3的轴线长度方向均匀设置，当然针对一些异形材料，需要根据材料的直径变化进行适应性的改变。
[0031]所述模具孔4的孔径与对应位置的棒料5的直径成正相关，如一些异径坯料，所需制取坯料截面尺寸较大的部位设置相对大孔，截面尺寸较小的部位设置相对小孔。
[0032]所述模具通孔为圆柱孔，所述模具3顶部具有上垫块1，所述模具3底部具有下垫块6，若为异形坯料时，如图3和图4所示的上大下小的坯料，可只设置上垫块1。
[0033]所述棒料5为等径坯料，所述模具3上下两端的模具孔4的孔径相较于中部的模具孔4的孔径大，这样的设置可以使两端受到的反作用力变小，从而使坯料整体在镦粗过程中受力均匀，避免镦粗过程中出现鼓形。。
[0034]通常本申请所解决的棒料5的高径比大于3。
[0035]一种超大高径比金属件制坯方法：包括以下步骤：
[0036]S1、将棒料5进行防火材料的包裹，然后用不锈钢管进行包套；
[0037]S2、将耐高温颗粒物2和步骤s1处理后的棒料5一起置于加热炉中进行加热保温；
[0038]S3、将步骤s2处理过的棒料5放置于模具3中部，并在棒料5与模具3之间的间隙填充耐高温颗粒物2；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大高径比金属件制坯模具，设置于压力机的上下工作台之间，用于对棒料(5)进行镦粗操作，其特征在于，包括：模具(3)，所述模具(3)呈中空的筒状结构，所述模具(3)中部具有供棒料(5)安装的模具通孔，所述棒料(5)与模具通孔内壁之间填充有耐高温颗粒物(2)，所述模具(3)外壁具有若干贯穿的模具孔(4)，所述棒料(5)镦粗过程中使耐高温颗粒物(2)从模具孔(4)中挤出。2.根据权利要求1所述的一种超大高径比金属件制坯模具，其特征在于，所述模具孔(4)自模具(3)的轴线沿周向均匀设置。3.根据权利要求2所述的一种超大高径比金属件制坯模具，其特征在于，所述模具孔(4)沿模具(3)的轴线长度方向均匀设置。4.根据权利要求3所述的一种超大高径比金属件制坯模具，其特征在于，所述棒料(5)为异径坯料，所述模具孔(4)的孔径与对应位置的棒料(5)的直径成正相关。5.根据权利要求3所述的一种超大高径比金属件制坯模具，其特征在于，所述棒料(5)为等径坯料，所述模具(3)上下两端的模具孔(4)的孔径相较于中部的模具孔(4)的孔径大，中间孔径最小，向两端孔径逐渐增大。6.根据权利要求4和5所述的一种超大高径比金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：华林，胡志力，柳勇志，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：