[發明專利]一種剪切變形制坯模具及成形坯料的方法

有效

• 申請號: 201410760785.2
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104511493A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 汪程鵬;田雅馨;孫營
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

1.?一種剪切變形制坯模具，包括擠壓筒、第一沖頭、第二沖頭、第三沖頭、第四沖頭；

所述擠壓筒為圓柱形套筒，內部為擠壓型腔，擠壓型腔為圓柱體結構，擠壓筒的內徑與坯料直徑D相同，長度為L，3H≤L≤4H，其中H為坯料高度；

第一沖頭和第二沖頭的一端為橢圓形斜面、另一端為平面，中部為圓柱體結構，其中平面端裝夾在擠壓設備上，橢圓形斜面為工作面，與坯料直接接觸；沖頭的直徑與坯料直徑D相同，第一沖頭和第二沖頭的直徑與坯料直徑D相同，中心軸線的有效高度為N，0.8?L≤N≤L，橢圓形斜面與水平面的夾角為α，30°≤α≤60°；

第三沖頭和第四沖頭為圓柱體結構，第三沖頭和第四沖頭直徑與坯料直徑D相同，高度為M，L≤M≤1.2?L。

2.一種采用權利要求1所述的剪切變形制坯模具成形坯料的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）坯料預處理：根據生產實際需要處理坯料，使0.25≤(高度H/直徑D)≤1；按照熱處理工藝手冊對坯料進行均勻化退火，之后隨爐冷卻至室溫，以減小其殘余內應力且獲得均勻組織；

（2）擠壓準備：對剪切變形制坯模具型腔和第一沖頭、第二沖頭、第三沖頭、第四沖頭分別涂抹冷擠壓潤滑劑，將坯料居中放入剪切變形制坯模具的型腔內；

（3）第一次端面擠壓變形：第一沖頭和第二沖頭分別從坯料兩端以5~10?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，當第一沖頭和第二沖頭的橢圓形工作端面與坯料的兩端面接觸時，停止擠壓；開啟擠壓設備，第一沖頭和第二沖頭同時以1~5?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，坯料在沖頭的擠壓作用下，材料發生剪切變形，當圓柱體坯料的兩端面與第一沖頭和第二沖頭的橢圓形擠壓端面完全貼合，即圓柱形坯料的圓形兩端面完全變成橢圓形時，繼續擠壓1~2秒，即保壓階段，然后停止擠壓；坯料由圓柱體變為兩端為橢圓形斜面的圓柱；第一沖頭和第二沖頭同時以5~10?mm/s的擠壓速度反向遠離坯料，當第一沖頭和第二沖頭完全脫離剪切變形制坯模具型腔后，完成坯料的第一次端面擠壓變形；

（4）第一次鐓粗擠壓：第三沖頭和第四沖頭分別從坯料兩端以5~10?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，分別使第三沖頭和第四沖頭的工作端面與坯料的兩橢圓形端面接觸時，停止擠壓；開啟擠壓設備，第三沖頭和第四沖頭同時以1~5?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，坯料在沖頭的擠壓作用下，由兩橢圓形端面的體變為兩端為平面的圓柱體，當柱形坯料的兩端面與第三沖頭和第四沖頭的擠壓端面完全貼合，即柱形坯料的兩端面完全變成圓形時，繼續擠壓1~2秒，即保壓階段，停止擠壓；坯料由斜圓柱變為圓柱，且比變形初期的坯料高度縮小；第三沖頭和第四沖頭同時以5~10?mm/s的擠壓速度反向遠離坯料，當第三沖頭和第四沖頭完全脫離剪切變形制坯模具型腔后，完成坯料的第一次鐓粗；

（5）第二次端面擠壓變形：將第一沖頭和第二沖頭分別繞其中心軸線旋轉180o，分別從兩端放入剪切變形制坯模具型腔內，第一沖頭和第二沖頭分別從坯料兩端以5~10?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，當第一沖頭和第二沖頭的橢圓形工作端面與坯料的兩端面接觸時，停止擠壓；開啟擠壓設備，第一沖頭和第二沖頭同時以1~5?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，坯料在沖頭的擠壓作用下，材料發生剪切變形，當圓柱體坯料的兩端面與第一沖頭和第二沖頭的橢圓形擠壓端面完全貼合，即圓柱形坯料的圓形兩端面完全變成橢圓形時，繼續擠壓1~2秒，即保壓階段，然后停止擠壓；坯料由圓柱體變為兩端為橢圓形斜面的圓柱；第一沖頭和第二沖頭同時以5~10?mm/s的擠壓速度反向遠離坯料，當第一沖頭和第二沖頭完全脫離剪切變形制坯模具型腔后，完成坯料的第二次端面擠壓變形；

（6）第二次鐓粗擠壓：第三沖頭和第四沖頭分別從坯料兩端以5~10?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，分別使第三沖頭和第四沖頭的工作端面與坯料的兩橢圓形端面接觸時，停止擠壓；開啟擠壓設備，第三沖頭和第四沖頭同時以1~5?mm/s的擠壓速度相向擠壓坯料，坯料在沖頭的擠壓作用下，由兩橢圓形端面的體變為兩端為平面的圓柱體，當柱形坯料的兩端面與第三沖頭和第四沖頭的擠壓端面完全貼合，即柱形坯料的兩端面完全變成圓形時，繼續擠壓1~2秒，即保壓階段，停止擠壓；坯料由斜圓柱變為圓柱，且比變形初期的坯料高度縮小；第三沖頭和第四沖頭同時以5~10?mm/s的擠壓速度反向遠離坯料，當第三沖頭和第四沖頭完全脫離剪切變形制坯模具型腔后，完成坯料的第二次鐓粗；

（7）擠出坯料：第三沖頭以5~10?mm/s的擠壓速度擠壓坯料，將坯料從剪切變形制坯模具型腔中擠出，完成坯料的剪切變形擠壓過程。