[發(fā)明專利]一種多點(diǎn)加壓的液態(tài)模鍛方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410648308.7
• 申請(qǐng)日: 2014-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN104475698A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢書明;鮑培瑋;郭莉軍;李蘭;敖曉輝;王井鈴;邱常明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D18/02
• 分類號(hào): B22D18/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液態(tài)模鍛方法，尤其涉及一種多點(diǎn)加壓的液態(tài)模鍛方法，用于金屬材料大型復(fù)雜件的液態(tài)模鍛，屬于金屬材料液態(tài)模鍛領(lǐng)域。

背景技術(shù)

液態(tài)模鍛是一種正在推廣應(yīng)用的材料液態(tài)成形新技術(shù)，其特點(diǎn)是對(duì)澆入模腔的液態(tài)金屬直接或間接加壓，使其在壓力作用下凝固成形。現(xiàn)有技術(shù)中的液態(tài)模鍛，都假定液態(tài)金屬象水一樣，可以無(wú)限遠(yuǎn)地等值傳遞壓力，因此，一般都只有一個(gè)加壓位置。壓力直接加在工件上的液態(tài)模鍛稱為直接液鍛，壓力首先加在工件外(一般是壓室內(nèi))、間接地對(duì)工件進(jìn)行加壓的液態(tài)模鍛稱為間接液態(tài)模鍛。無(wú)論間接液鍛，還是直接液鍛，都只有一個(gè)加壓位置。因此，目前液態(tài)模鍛只用于較簡(jiǎn)單零件的成形。對(duì)于大型復(fù)雜零件來(lái)說(shuō)，其經(jīng)常存在2個(gè)以上的熱節(jié)位置，這些位置冷卻較慢、凝固較晚，現(xiàn)有的液態(tài)模鍛加壓方式無(wú)法直接作用在這些熱節(jié)位置上，導(dǎo)致這些位置的收縮難以補(bǔ)充，形成收縮缺陷。

事實(shí)上，液態(tài)金屬是一種非牛頓流體，其流動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生能量耗散，溫度和壓力會(huì)沿程降低，因此，對(duì)于大型復(fù)雜工件而言，只在一個(gè)位置加壓，無(wú)法保證壓力能夠傳遞至工件的各個(gè)位置，特別是對(duì)于存在多個(gè)熱節(jié)的復(fù)雜工件，一個(gè)位置加壓無(wú)法實(shí)現(xiàn)各個(gè)熱節(jié)位置都能得到補(bǔ)縮，成形工件內(nèi)難免出現(xiàn)縮孔或縮松。

為了將現(xiàn)有液態(tài)模鍛技術(shù)用于大型復(fù)雜零件成形，解決現(xiàn)有液態(tài)模鍛技術(shù)不能解決具有多熱節(jié)的復(fù)雜大型工件內(nèi)部縮松和縮孔問題，提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有液態(tài)模鍛技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)加壓，難以生產(chǎn)具有多個(gè)熱節(jié)位置的復(fù)雜工件的問題，提供一種多點(diǎn)加壓的液態(tài)模鍛方法。

本發(fā)明提出的一種多點(diǎn)加壓的液態(tài)模鍛方法，包括以下關(guān)鍵步驟：

(1)調(diào)整各補(bǔ)縮壓頭的位置和行程：調(diào)整補(bǔ)縮壓頭的位置和行程，使每個(gè)熱節(jié)位置都有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)縮壓頭，各個(gè)補(bǔ)縮壓頭的行程是各個(gè)熱節(jié)位置的密實(shí)壓縮量的2-10倍，各個(gè)補(bǔ)縮壓頭施壓端面面積等于熱節(jié)位置的橫截面積0.5～1.0倍；

(2)澆注：將溫度高于液鍛合金的液相線溫度30-60℃的合金液在重力或附加壓力作用下澆入模腔，或者將溫度高于液鍛合金的液相線溫度50-100℃的合金液在重力或附加壓力作用下澆入與模腔連通的壓室內(nèi)；

(3)鎖模充型：迅速將模具閉合，并施加一個(gè)鎖模力，使模具鎖緊；

(4)加壓充型：對(duì)壓室內(nèi)的合金液直接施壓一個(gè)壓力使其向模腔內(nèi)流動(dòng)，直至充滿整個(gè)模腔，或者對(duì)模腔內(nèi)的合金液直接施加一個(gè)壓力，使其向模腔的其他地方流動(dòng)，直至充滿整個(gè)模腔；合金液向模腔內(nèi)流動(dòng)的速度為100～500mm/s；

(5)熱節(jié)位置加壓凝固與流變補(bǔ)縮：在工件的各個(gè)熱節(jié)位置和壓室位置，通過(guò)補(bǔ)縮壓頭順序或同時(shí)施加壓力，保壓一定時(shí)間，使熱節(jié)位置合金液加速凝固，縮短熱節(jié)與非熱節(jié)位置的凝固時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)工件各處的同時(shí)凝固，并使熱節(jié)位置的凝固層發(fā)生流變，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些位置因降溫和凝固發(fā)生的體收縮的補(bǔ)充(即補(bǔ)縮)，直至完全凝固時(shí)，解除壓力；所加壓力為液鍛合金的固相線溫度以下50℃時(shí)變形抗力的1.2～1.5倍；進(jìn)一步的保壓時(shí)間為根據(jù)平方根定律計(jì)算的工件完全凝固時(shí)間的1.1～1.5倍；

(6)開模取件：首先解除各個(gè)熱節(jié)位置的壓力，再解除鎖模力，打開模具，取出工件，進(jìn)入后續(xù)的工序。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、可以進(jìn)行大型復(fù)雜工件液鍛成形。大型復(fù)雜工件通常都存在多個(gè)熱節(jié)位置，如果不對(duì)各個(gè)熱節(jié)位置分別加壓補(bǔ)縮，則很難保證工件內(nèi)部無(wú)收縮缺陷。本發(fā)明可以根據(jù)工件特點(diǎn)靈活調(diào)整加壓位置和加壓壓力，并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)加壓，使大型復(fù)雜工件液態(tài)模鍛成為了現(xiàn)實(shí)。

2、使用范圍廣。該發(fā)明能夠適用于多點(diǎn)同時(shí)加壓、多點(diǎn)順序加壓等多種加壓模式，適用于鋼鐵、鋁合金、鎂合金、鈦合金等各種金屬材料。

3、工件質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于在每個(gè)熱節(jié)位置都有相應(yīng)的壓頭加壓液鍛，工件內(nèi)不會(huì)存在縮孔或縮松；同時(shí)，由于在熱節(jié)位置直接加壓，工件的熱節(jié)凝固加快，整個(gè)工件趨于同時(shí)凝固，所以，液鍛件內(nèi)部的組織和性能均勻性好。

4、節(jié)約設(shè)備投資。對(duì)于大型工件來(lái)說(shuō)，如果對(duì)工件整體施加一個(gè)大壓力進(jìn)行液鍛來(lái)消除熱節(jié)位置的縮松，則設(shè)備噸位會(huì)很大，相應(yīng)地設(shè)備投資巨大。本發(fā)明采用多點(diǎn)加壓，只對(duì)熱節(jié)位置加壓，因此液鍛機(jī)噸位就可以顯著減小，節(jié)約大量的設(shè)備投資。

附圖說(shuō)明