[發明專利]半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝

在審

• 申請號: 201710312108.8
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107199303A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 徐宏;張新;石陽;毛紅奎;任霽萍;張國偉
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/08;B21J5/02;B21J3/00;B21J13/02;B21J1/06
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙)32257
• 代理人: 鄭海

1.一種半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，用于制備T型件，其特征在于，所述的工藝需采用T型件模鍛系統完成，其中所述的T型件模鍛系統包括：模具裝置、壓力驅動裝置，所述模具裝置至少包括T型成組件，所述T型成組件包括：凸模、左凹模、右凹模以及左滑塊、右滑塊，在所述的左滑塊、右滑塊上分別壓設有的液壓活塞；所述壓力驅動裝置控制所述的左滑塊、右滑塊的移動，并通過調節壓力驅動裝置的壓力大小實現不同的速度；

所述的工藝至少包括如下步驟：

采用應變誘導熔化激活法制備鋁合金半固態坯料，包括：選擇6061鋁鎂合金擠壓棒材，在6061鋁鎂合金擠壓棒材的上、下端面采用油脂石墨潤滑劑，將擠壓態坯料直接鐓粗，在鐓粗前先將坯料進行退火，消除應力，退火溫度為540℃，保溫2h，空冷，然后在潤滑條件下進行冷鐓粗，將冷鐓后的坯料加熱到6061鋁合金的半固態溫度區間610℃，保溫時間15分鐘，得到半固態坯料；

模具裝置進行預熱，預熱溫度為300℃±10℃；

將半固態坯料在在610℃下加熱50分鐘，將半固態合金倒入容置液態6061鋁合金的空腔內，合金填充T型件軸線垂直的圓柱體，在第一壓力下進行液態填充，沖頭壓力小于或等于壓在左滑塊、右滑塊上的液壓活塞，沖頭加載速度為15mm/s，沖頭加載完成后保壓20s，6061鋁合金凝固后在第二壓力下繼續加載沖頭，使已凝固的金屬部分推動所述的左滑塊、右滑塊向外移動，所述的左滑塊、右滑塊到達設定位置后，停止沖頭加載，通過塑性變形完成兩個軸線水平不等徑地圓柱部分的成形；其中，第一壓力小于第二壓力。

2.根據權利要求1所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，所述模具裝置包括下模板通過螺塞固定在下模板上的墊板，對置在所述墊板上的凹模固定套，所述左凹模、右凹模分別通過左法蘭、右法蘭連接在所述凹模固定套上，所述左滑塊設置在所述左凹模上，所述右滑塊設置在所述右滑塊上，在所述的左滑塊、右滑塊上分別壓設有的液壓活塞，所述的凸模與左凹模、右凹模單邊間隙為0.06至0.1mm；

還包括上模板通過螺栓固定在上模板上的凸模固定板，所述凸模固定板和上模板之間設有凸模墊板。

3.根據權利要求2所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，在凹模與凹模模套之間設有斜度。

4.根據權利要求1所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，壓力驅動裝置包括：油箱、液壓泵、溢流閥、節流閥、換向閥和液壓缸；啟動后，通過節流閥調節油壓的壓力，以不同地速率帶動油缸活塞移動，直到滿足壓力機繼續施壓后的行程為止，壓力驅動裝置由兩個油缸來控制左、右兩個滑塊。

5.根據權利要求4所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，還包括固定連接裝置，所述固定連接裝置包括：平行間距設置的固定環和移動環，所述的固定環、移動環均與兩根導柱連接，所述導柱上設有螺紋，所述移動環上套設有導套，所述導套內設有于所述導柱上螺紋配合的螺紋，所述導套下方的導柱上設有螺母，所述的移動環通過兩根帶螺紋的導柱和螺母支撐起來，所述壓力驅動裝置的液壓缸設置在所述移動環上，所述移動環可通過螺紋調節高度，控制液壓缸的中心與模具裝置的左、右滑塊的中心在同一水平高度。

6.根據權利要求5所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，T型件模鍛系統還包括：液壓機、加熱爐、溫控儀、可控硅溫度儀；采用可控溫度儀和開式加熱爐做為加熱熔化金屬，開式加熱爐的功率為10kw，溫度傳感器材料為鎳鉻-鎳硅合金，采用4根電阻絲加熱模具；在電阻絲內外加裝瓷管，并在加熱時包裹耐火的石棉材料來減少模具與環境的熱交換；采用XMT-101數顯溫度控制儀器測量模具的溫度，溫度控制裝置的測量范圍是1-1300攝氏度，誤差小于等于1攝氏度；線圈電壓380V，可以實現過電壓和過電流保護；所述液壓機為2000KN液態模鍛液壓機。

7.根據權利要求1所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，采用機油石墨潤滑劑對所述模具裝置進行潤滑，將質量分數為5％的石墨粉加入到質量分數為95％的機油中，均勻攪拌后用噴槍噴涂在模具型腔表面，其厚度為0.05-0.1mm。

8.根據權利要求1所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，所述第一壓力為22MPa、34MPa、46MPa；所述T型成組件的材質為5CrNiMo。

9.根據權利要求1所述的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，其特征在于，還包括將T型件固溶在溫度525℃保溫了2個小時，取出后淬火，再在175℃時效8小時，對所述T型件進行硬度測試。