[發(fā)明專利]控制相變亞熱閉塞擠壓成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810094037.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN110090871B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡成亮;丁泰然;姚源镠;趙震
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B21C23/08
• 分類號: B21C23/08;B21C23/32;B21C29/00;B21C35/02;B21K1/06
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種控制相變亞熱閉塞擠壓成形方法，通過將坯料預(yù)熱后放入具有閉塞結(jié)構(gòu)的擠壓模具，經(jīng)實時噴涂潤滑介質(zhì)并擠壓成形后，將帶有余溫的零件快速放入具有冷卻通道的閉塞結(jié)構(gòu)模具進(jìn)行同步閉塞模內(nèi)冷卻以控制鋼質(zhì)材料相變過程，最后將心表溫差的零件退料，利用高溫心部余熱傳導(dǎo)加熱表層金屬至均溫，從而獲得心表力學(xué)性能不同的目標(biāo)零件。本發(fā)明顯著簡化工步的同時提高了零件的成形精度，在閉塞模具內(nèi)受控狀態(tài)下完成改善力學(xué)性能的相變過程，避免過大的熱處理變形，提高產(chǎn)品合格率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種精密成型領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種控制相變亞熱閉塞擠壓成形方法。

背景技術(shù)

在汽車關(guān)鍵零部件的制造過程中，為了改善其力學(xué)性能，在成形工序完成后一般增加熱處理工序來改善其性能。精密鍛造以少無切削、高效生產(chǎn)等優(yōu)點常用于結(jié)構(gòu)件的成形制造，目前實際中主要以精密鍛造(冷、溫、熱)+再熱處理，精密鍛造(溫?zé)?+余熱熱處理兩種方式組織生產(chǎn)。冷鍛成形精度高，但是坯料需做軟化處理及表面磷皂化處理，磷皂化的污染特性限制其發(fā)展；特別地，對于多工位冷擠壓成形，需要采用多次磷皂化或者磷皂化+補充潤滑的方法來保證零件順利成形，環(huán)保成本高。溫?zé)徨?余熱熱處理，與溫?zé)徨?熱處理相比，可以有效地利用余熱節(jié)省能源，但是兩者熱處理方案沒有本質(zhì)區(qū)別；對于長軸類零件，容易發(fā)生顯著的熱處理變形，導(dǎo)致不合格或者需要其他矯正工序來補救。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種控制相變亞熱閉塞擠壓成形方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明通過將坯料預(yù)熱后放入具有閉塞結(jié)構(gòu)的擠壓模具，經(jīng)實時噴涂潤滑介質(zhì)并擠壓成形后，將帶有余溫的零件快速放入具有冷卻通道的閉塞結(jié)構(gòu)模具進(jìn)行同步閉塞模內(nèi)冷卻以控制鋼質(zhì)材料相變過程，最后將心表溫差的零件退料，利用高溫心部余熱傳導(dǎo)加熱表層金屬至均溫，從而獲得心表力學(xué)性能不同的目標(biāo)零件。

所述的坯料優(yōu)選采用鋸切法鋸切鋼質(zhì)材料，并進(jìn)行質(zhì)量分選，嚴(yán)格控制坯料質(zhì)量偏差為±0.5g。

所述的坯料優(yōu)選經(jīng)感應(yīng)加熱至200℃±20℃，并在坯料上預(yù)涂防護(hù)劑以防止后續(xù)加熱氧化。

所述的預(yù)熱是指：通過感應(yīng)加熱坯料至亞熱溫度區(qū)間。

所述的亞熱溫度區(qū)間為1000℃±50℃。

所述的擠壓成形過程中通過閉塞模腔控制零件外形尺寸，擠壓完成后通過迅速開模頂出控制零件余溫高于臨界溫度。

所述的具有閉塞結(jié)構(gòu)的擠壓模具優(yōu)選采用機械式閉塞結(jié)構(gòu)以保證模具開合過程的快速響應(yīng)；進(jìn)一步優(yōu)選常規(guī)熱作模具鋼制成。

所述的臨界溫度是指：對于亞共析鋼的臨界溫度為Ac3，對于過共析鋼的臨界溫度為Ac1。

所述的具有冷卻通道的閉塞結(jié)構(gòu)模具優(yōu)選采用導(dǎo)熱系數(shù)大的材料制成，由于冷卻過程中該模具幾乎不受力所以強度要求不高。

所述的心表溫差的零件是指：同步閉塞模內(nèi)冷卻時采用加大冷卻通道快速冷卻零件表層并迅速頂出，而心部金屬來不及冷卻，形成表層金屬已冷、心部金屬保持高溫的狀態(tài)。

技術(shù)效果

1、與傳統(tǒng)的“冷鍛＋再熱處理”相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：①可以避免使用磷皂化，提高生產(chǎn)過程的環(huán)保水平；②可以減少零件的成形工序；③省去了后續(xù)的熱處理裝備，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。

2、與傳統(tǒng)的“溫?zé)徨懀贌崽幚怼毕啾龋景l(fā)明具有如下優(yōu)點：①利用了余熱，避免了再加熱，節(jié)省了能源；②無需鍛件中間的物流，便于生產(chǎn)管理及組織自動化生產(chǎn)；③省去了后續(xù)的專業(yè)熱處理裝備，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。