[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

技術領域

本發明涉及一種半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝。

背景技術

液態模鍛雖然綜合了傳統鑄造、鍛造的優點，但仍然是以凝固為主的成形，因此與固態模鍛生產出的鍛件相比在性能上仍然存在著一定的差距，主要原因是塑性變形量小，組織狀態不是經變形的細晶組織。為了提高兩種成形技術制件的性能，近年來一些學者提出采用先鑄造制坯，然后進行普通熱模鍛，這種方法只適用于簡單形狀零件，主要目的是節約材料。

有鑒于上述的缺陷，本設計人積極加以研究創新，以期創設一種半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，使其更具有產業上的利用價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種提高和精確控制液態模鍛制件組織性能的半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝。

本發明半固態充填－塑性變形一體化模鍛工藝，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。

進一步地，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。

進一步地，在凹模與凹模模套之間設有斜度。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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 1ˉ1300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。

進一步地，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。