大型軸頸類鍛件鍛造模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型軸頸類鍛件鍛造模具。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，大型軸頸類鍛件的鍛造通常采用自由鍛方式或胎模鍛方式生產(chǎn)。但是，采用這兩種生產(chǎn)方式生產(chǎn)的鍛件，材料利用率低，熱處理淬透性差，金屬流線基本被切斷，組織力學(xué)性能和均勻性得不到保證。而且，這兩種生產(chǎn)方式的工藝較為繁瑣，生產(chǎn)效率較低。
[0003]因此，在大型軸頸類鍛件實際的鍛造過程中，傳統(tǒng)的自由鍛方式或胎模鍛方式已難以滿足鍛造需求。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提供一種大型軸頸類鍛件鍛造模具，以解決現(xiàn)有技術(shù)中大型軸頸類鍛件模具在鍛造過程中存在的材料利用率低、金屬流線被切斷及組織力學(xué)性能差等問題。
[0005]本實用新型實施例提供一種大型軸頸類鍛件鍛造模具，包括相互匹配的上模和下模，所述上模安裝在上墊板上，所述上模上部的側(cè)壁拔模斜度為0°，所述上模下部為向下凸出的錐形凸臺；所述下模包括位于上方的頸部成型模具和位于下方的軸部成型模具，所述頸部成型模具具有頸部型腔，所述頸部型腔與所述上模的形狀相匹配，所述頸部型腔的側(cè)壁拔模斜度為0°，所述軸部成型模具具有軸部型腔，所述軸部型腔的側(cè)壁拔模斜度為
0.5° ;當(dāng)所述上模與所述下模閉合后，所述上模、所述頸部成型模具及所述軸部成型模具相結(jié)合后形成的內(nèi)部腔體形狀與鍛件的外部形狀相同。
[0006]作為本實用新型的優(yōu)選方式，所述凸臺底部的凸圓角為R1mm。
[0007]作為本實用新型的優(yōu)選方式，當(dāng)所述上模與所述下模閉合后，所述上墊板的下端面與所述頸部成型模具的上端面之間的垂直距離為20mm。
[0008]作為本實用新型的優(yōu)選方式，所述下模的下方設(shè)有下頂出桿，所述下頂出桿用于將鍛造成型的鍛件從所述下模中頂出。
[0009]本實用新型提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具，具有較小的拔模斜度，生產(chǎn)出的鍛件余量小，能夠有效提高材料的利用率、保證鍛件的金屬流線的完整性以及提升鍛件的組織力學(xué)性能，鍛造時所需的壓力也較小，有效縮短了鍛件的鍛造周期。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本實用新型實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具閉合后的剖面示意圖；
[0012]圖2為本實用新型實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具閉合前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本實用新型實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工出的鍛件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工出的鍛件上部的金相組織結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖5為本發(fā)明實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工出的鍛件中部的金相組織結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖6為本發(fā)明實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工出的鍛件下部的金相組織結(jié)構(gòu)圖。
[0017]其中，1、上模，2、上墊板，3、頸部成型模具，4、軸部成型模具，5、軸部型腔，6、下頂出桿，7、凸臺，8、頸部型腔；
[0018]H、上墊板的下端面與頸部成型模具的上端面之間的垂直距離，dl、上模上部的側(cè)壁拔模斜度，d2、頸部型腔的側(cè)壁拔模斜度，d3、軸部型腔的側(cè)壁拔模斜度，R1、凸臺底部的凸圓角。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具閉合后的剖面示意圖，圖2為本實用新型實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具閉合前的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1和圖2所示，本實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具，一般用于大型軸頸類鍛件的加工，包括相互匹配的上模I和下模，其中上模I安裝在上墊板2上，下模包括位于上方的頸部成型模具3和位于下方的軸部成型模具4，頸部成型模具3和軸部成型模具4之間通過螺栓固定。當(dāng)上模I與下模閉合后，上模1、頸部成型模具3及軸部成型模具4相結(jié)合后形成的內(nèi)部腔體形狀與鍛件的外部形狀相同。
[0021]具體地，本實施例中，上模上部的側(cè)壁拔模斜度dl為0°，上模I下部為向下凸出的錐形凸臺7 ;頸部成型模具3具有頸部型腔8，該頸部型腔8與上模I的形狀相匹配，頸部型腔的側(cè)壁拔模斜度d2為0°，軸部成型模具4具有軸部型腔5，軸部型腔的側(cè)壁拔模斜度d3為0.5°。這樣設(shè)置頸部型腔的側(cè)壁拔模斜度d2和軸部型腔的側(cè)壁拔模斜度d3，可使金屬在上模I的擠壓下，沿頸部型腔8和軸部型腔5流動時受到側(cè)壁的摩擦阻力降到最小，而且這樣生產(chǎn)出的鍛件具有較小的拔模斜度，大幅降低了鍛件余量，提高了材料利用率，也保證了鍛件的金屬流線的完整性。
[0022]本實施例中，凸臺底部的凸圓角Rl為R1mm，從而使得該處鍛件外側(cè)的余量較大，內(nèi)側(cè)的余量較小，后期加工零件時較為方便；此外，還可以使金屬在頸部型腔8和軸部型腔5中流動通暢，鍛造所需的壓力較小，這樣金屬表面不會出現(xiàn)撕裂等鍛造缺陷。
[0023]本實施例中，當(dāng)上模I與下模閉合后，上墊板的下端面與頸部成型模具的上端面之間的垂直距離H為20mm。隨著鍛造過程的進行，上墊板2的下端面會越來越接近頸部成型模具3的上端面，金屬會沿著頸部型腔8和軸部型腔5向下移動，當(dāng)上墊板的下端面與頸部成型模具的上端面之間的垂直距離H為20mm時，鍛件即可成型。嚴格控制上墊板的下端面與頸部成型模具的上端面之間的垂直距離H，可保證鍛件有良好的成型效果。
[0024]此外，本實施例中，下模的下方設(shè)有下頂出桿6，該下頂出桿6用于將鍛造成型的鍛件從下模，即從頸部成型模具3和軸部成型模具4中頂出。
[0025]利用本實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工TC4鈦合金材質(zhì)的大型軸頸類鍛件時，先采用Φ 250mm的TC4鈦合金棒料，按工藝截取600_的棒料，接著使用電阻爐預(yù)熱，當(dāng)爐溫達到Te-35°C時將棒料放入電阻爐中加熱，其中Te為處于該電熱爐中時TC4鈦合金的相變點。當(dāng)爐溫再次回升到Τρ-35°(:時保溫200分鐘，然后將加熱好的棒料快速移出電阻爐，在31.5ΜΝ快鍛機上對該棒料進行鐓餅制坯，最后將該棒料處理成餅坯。
[0026]對該餅坯進行加工外圓面和內(nèi)孔處理，其中外圓面包括餅坯的上下面和側(cè)面，這樣處理以使餅坯的直徑比下模型腔的內(nèi)徑小5mm，同時需從加工后的餅坯的上下面方向進行探傷，加工外圓面和內(nèi)孔是為了上模I在壓制過程中進入頸部型腔8和軸部型腔5時進行導(dǎo)向。接著再次使用電阻爐預(yù)熱，當(dāng)爐溫達到Tf1-35°C時將加工后的餅坯放入電阻爐中加熱，當(dāng)爐溫回升到Te-35°C時保溫220分鐘，然后將加熱好的加工后的餅坯快速移出電阻爐后置于預(yù)熱后的大型軸頸類鍛件鍛造模具中，該鍛造模具預(yù)熱溫度為250?350°C。該鍛造模具中，在400MN模鍛液壓機上對該加工后的餅坯進行一火次鍛造成型。此外，加工后的餅坯放入電阻爐前應(yīng)噴涂防護潤滑劑Ti6，該鍛造模具采用水基石墨潤滑。
[0027]整個鍛造過程完成后，通過下頂出桿6，將鍛件從頸部型腔8和軸部型腔5中頂出。一般情況下，鍛件還需要進一步進行熱處理，該過程一般分為均勻化和退火兩個過程，其中均勻化過程具體為:加熱爐升溫到980°C ±6°C時，將鍛件放入爐中保溫150分鐘，然后出爐放入水中進行冷卻；退火過程具體為:加熱爐升溫到700°C ±6°C時，將鍛件放入爐中保溫240分鐘，然后出爐在空氣中自然冷卻。
[0028]圖3為本實用新型實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工出的鍛件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中的虛線所示的為由該鍛件進一步加工出的粗加工件，該鍛件為利用上述具體鍛造方法加工出的，其材質(zhì)為TC4鈦合金。參照圖3所示，該鍛件的流線良好，可防止在機加過程中金屬流線被切斷；該鍛件的側(cè)壁拔模斜度較小，鍛件余量小，加工時材料利用率高；該鍛件在模鍛時的變形量大幅提高，顯著提高了鍛件的超聲波探傷水平和組織力學(xué)性能及其均勻性。此外，利用本實施例提供的大型軸頸類鍛件鍛造模具加工該鍛件時，其制造流程大大簡化，顯著縮短了生產(chǎn)周期。
[0029]圖4、圖5及圖6分別為圖3中所示的鍛件上部、中部和下部的金相組織結(jié)構(gòu)圖，放大倍數(shù)為500倍。參照圖4、圖5及圖6所示，鍛件各部位的組織均為β轉(zhuǎn)變組織基體上分布有一定量的等軸初生α相，初生α相的含量均在30%左右，為比較理想的顯微組織，有較好的組織均勻性。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種大型軸頸類鍛件鍛造模具，包括相互匹配的上模和下模，所述上模安裝在上墊板上，其特征在于，所述上模上部的側(cè)壁拔模斜度為O。，所述上模下部為向下凸出的錐形凸臺；所述下模包括位于上方的頸部成型模具和位于下方的軸部成型模具，所述頸部成型模具具有頸部型腔，所述頸部型腔與所述上模的形狀相匹配，所述頸部型腔的側(cè)壁拔模斜度為0°，所述軸部成型模具具有軸部型腔，所述軸部型腔的側(cè)壁拔模斜度為0.5° ;當(dāng)所述上模與所述下模閉合后，所述上模、所述頸部成型模具及所述軸部成型模具相結(jié)合后形成的內(nèi)部腔體形狀與鍛件的外部形狀相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍛造模具，其特征在于，所述凸臺底部的凸圓角為R1mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍛造模具，其特征在于，當(dāng)所述上模與所述下模閉合后，所述上墊板的下端面與所述頸部成型模具的上端面之間的垂直距離為20mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的鍛造模具，其特征在于，所述下模的下方設(shè)有下頂出桿，所述下頂出桿用于將鍛造成型的鍛件從所述下模中頂出。
【專利摘要】本實用新型提供一種大型軸頸類鍛件鍛造模具，包括相互匹配的上模和下模，上模上部的側(cè)壁拔模斜度為0°，上模下部為向下凸出的錐形凸臺；下模包括頸部成型模具和軸部成型模具，頸部成型模具具有頸部型腔，頸部型腔的側(cè)壁拔模斜度為0°，軸部成型模具具有軸部型腔，軸部型腔的側(cè)壁拔模斜度為0.5°；當(dāng)上模與下模閉合后，上模、頸部成型模具及軸部成型模具相結(jié)合后形成的內(nèi)部腔體形狀與鍛件的外部形狀相同。本實用新型具有較小的拔模斜度，生產(chǎn)出的鍛件余量小，能夠有效提高材料的利用率、保證鍛件的金屬流線的完整性以及提升鍛件的組織力學(xué)性能，鍛造時所需的壓力也較小，有效縮短了鍛件的鍛造周期。
【IPC分類】B21J13/02
【公開號】CN204867261
【申請?zhí)枴緾N201520449910
【發(fā)明人】李輝, 陳恩亭, 朱敏玲, 馬靜
【申請人】西安三角航空科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月26日