[發(fā)明專利]一種復(fù)雜航空薄壁零件的等溫鍛造模具

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410252403.5
• 申請(qǐng)日: 2014-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103990755A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺永誠(chéng);吳先洋;陳小敏;周密
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B21J13/02
• 分類號(hào): B21J13/02;B21K29/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種復(fù)雜航空模鍛件的等溫鍛造模具裝置，特別是航空薄壁零件的等溫鍛造，屬于熱加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著航空工業(yè)的迅速發(fā)展，構(gòu)件日漸趨于大型整體化、薄壁輕量化、形狀復(fù)雜化，而且要滿足高性能和低成本的要求。高筋薄壁類大型復(fù)雜零件作為航天飛機(jī)的重要組成部分，其在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前航天飛機(jī)正朝著高性能、高壽命方向發(fā)展，其對(duì)于高筋薄壁類大型復(fù)雜零件的性能要求也逐漸提高。然而高筋薄壁類大型復(fù)雜零件由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得成形過(guò)程中容易產(chǎn)生充填不完全、折疊等缺陷。另外，航空材料的成形溫度范圍窄，因此要求零件成形過(guò)程中溫度保持恒定，這就對(duì)高筋薄壁類大型復(fù)雜零件的工藝設(shè)計(jì)尤其是模具裝置設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。

目前對(duì)于這類復(fù)雜鍛件，一般采用等溫鍛造的方法成形，即將鍛坯和模具加熱到相同的溫度并保持不變的條件下低速鍛造成形。等溫鍛造所需的時(shí)間長(zhǎng)，為了保證鍛造過(guò)程中鍛坯和模具溫度的恒定，這就要求等溫鍛造模具具有良好的加熱和保溫性能。目前對(duì)于模具加熱的方式主要有感應(yīng)加熱和電阻加熱兩種。感應(yīng)加熱是由感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，然后在模具中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生電阻熱對(duì)模具進(jìn)行加熱。但是，感應(yīng)加熱裝置投資大，其制造、使用和維護(hù)成本都很高。電阻加熱分為非接觸式電阻加熱和接觸式電阻加熱。其中，非接觸式電阻加熱的熱量是以輻射和對(duì)流的方式傳遞到模具表面，從而對(duì)模具進(jìn)行加熱。其加熱效率低，模具溫度不均勻，從而影響加熱效果。另外，目前常用的等溫鍛造模具裝置是將兩個(gè)保溫桶分別固定在壓機(jī)上下橫梁上，保溫桶隨著模具一起移動(dòng)。當(dāng)鍛造結(jié)束時(shí)，上下保溫桶閉合。但是，在鍛造過(guò)程中，上下保溫桶無(wú)法閉合，從而使得模具和鍛坯與外部空氣接觸，造成熱量損失，無(wú)法保證鍛造過(guò)程中模具和鍛坯處于恒定的溫度。同時(shí)，由于在等溫鍛造過(guò)程中存在不可避免的熱量損失導(dǎo)致鍛坯的溫度降低，使得鍛坯的溫度不能一直處于該材料的最佳鍛造溫度范圍內(nèi)，從而劣化材料的成形能力，無(wú)法成形出高品質(zhì)的鍛件。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種等溫鍛造模具裝置，該裝置可以保證等溫鍛造過(guò)程中模具和鍛坯的溫度保持恒定。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的等溫鍛造模具裝置由上模、下模、上模套、下模套、上保溫桶、下保溫桶、L型保溫桶、上加熱棒和下加熱棒組成；所述上模通過(guò)壓塊和螺栓固定在上模套中；所述上模套通過(guò)螺栓連接在上模座中；所述下模放置于下模套內(nèi)；所述下模套通過(guò)壓塊和螺栓固定于下模座內(nèi)；所述模套和模座之間放置硅酸鋁纖維隔熱板；所述上保溫桶通過(guò)螺栓與上模座連接；所述L型保溫桶通過(guò)螺栓與上保溫桶連接；所述下保溫桶固定放置于下模座外側(cè)；所述上加熱棒放置于上模套的加熱槽內(nèi)；所述下加熱棒放置于下模套的加熱槽內(nèi)。

所述上加熱棒放置在上模套加熱槽內(nèi)，且加熱棒間距在68-73mm之間。

所述下模套內(nèi)表面分為A、B和C三面，其中A面為寬度方向的兩個(gè)側(cè)壁面，B面為底面，C面為長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)壁面。

所述下加熱棒放置在下模套加熱槽內(nèi)；其中下模套A面加熱棒的間距在54-60mm之間；下模套B面加熱棒的間距在54-60mm之間；下模套C面加熱棒的間距在27-33mm之間。

加熱槽位于上下模套的內(nèi)表面；硅酸鋁纖維隔熱板放置于模套和模座之間；L型保溫桶比上保溫桶長(zhǎng)，且其內(nèi)徑大于下保溫桶外徑。

本發(fā)明采用以上方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明充分考慮到熱量散失對(duì)鍛造過(guò)程中模具和鍛坯溫度的影響，采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的加熱棒數(shù)量和布局，可以保證在鍛造過(guò)程中，模具和鍛坯能夠得到快速均勻的補(bǔ)熱，從而保證鍛坯溫度始終處于材料的最佳鍛造溫度范圍之內(nèi)。本發(fā)明的L型保溫桶，能夠減少鍛造過(guò)程中熱量的散失，保證鍛造溫度的恒定，從而滿足復(fù)雜航空薄壁零件等溫鍛造成形的要求。

附圖說(shuō)明：

圖1本裝置開(kāi)模狀態(tài)示意圖；

圖2本裝置閉模狀態(tài)示意圖；

圖3本裝置開(kāi)模狀態(tài)下P-P截面視圖；

圖4本裝置下模套三維結(jié)構(gòu)圖(一半)。

其中：1、上墊板，2、石棉板，3、上模座，4、長(zhǎng)螺栓，5、上加熱棒，6、L型保溫桶，7、上保溫桶，8、上硅酸鋁纖維隔熱板，9、上模套，10、壓塊，11、短螺栓，12、上模，13、下保溫桶，14、下加熱棒，15、下模，16、下模套，17、下硅酸鋁纖維隔熱板，18、下模座。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。