[發明專利]一種帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法

有效

• 申請號: 202110493825.1
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113458248B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 張健楊;孫明月;徐斌;陳響軍;孫浩博;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21D35/00
• 分類號: B21D35/00;B21D41/02;B21D41/04;B21J13/02;B21J5/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于制造領域，具體為一種帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，可用于錐形筒件的擠壓制造。該工藝包括：首先機加工制備內徑相等、外徑上大下小的圓臺形與圓柱形一體管坯；然后利用下凹模將管坯進行一次熱壓縮口，形成下端小徑的直筒；最后利用擴口壓模進行兩次擴口，形成上端大徑、下端小徑的錐形筒零件。為防止管坯縮口時失穩，在縮口變形前對管坯上端進行冷卻(冷卻方式為水冷)，并在凹模內加置保護模具。與傳統自由鍛造工藝相比，本發明所涉及的成形工藝，成形效率高、尺寸精度好，成形工序和加熱火次少，提高零件組織性能。

技術領域

本發明屬于制造領域，具體為一種帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，可用于錐形筒件的擠壓制造。

背景技術

傳統自由鍛造制造方法是自由鍛造工藝，將鋼錠下料后經過鐓拔、沖孔、擴孔，然后用V型砧芯棒拔長為錐狀坯料，之后再進行馬杠擴孔制成大型錐形筒體，最后對基本成型的筒體整形或使用特殊模具完成成型。該工藝的成形步驟繁瑣復雜，且在拔長、擴孔的過程中難以控制坯料的形狀尺寸，需要較大的工作余量來保證產品的尺寸精度，造成材料的浪費，生產過程中多火次加熱易使坯料的晶粒粗大，導致零件性能下降。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，以解決帶直筒錐形筒件自由鍛造存在的成品余量大，材料利用率低，鍛壓穩定性差等問題。該方法通過固定尺寸的模具保證成形尺寸精度，減小火次提高成形效率和成品質量，滿足構件設計尺寸要求。

本發明的技術方案：

一種帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，利用垂直擠壓機，采用模具配合的熱壓縮口、熱壓擴口混合成形，所需模具包括下凹模、支撐套筒、第一次擴口壓模、第二次擴口壓模和壓板，具體步驟如下：

步驟一：將等壁厚的管坯機械加工成內徑相等、外徑上大下小的圓臺形與圓柱形一體管坯，圓臺形與圓柱形一體管坯為第一圓臺形管坯、圓柱形管坯、第二圓臺形管坯同軸上下一體結構；

步驟二：將圓臺形與圓柱形一體管坯高溫加熱均勻后取出，將冷卻區浸入水中快速冷卻，冷卻區包括第一圓臺形管坯和一部分圓柱形管坯，其他部分為非冷卻區；

步驟三：將水冷后的圓臺形與圓柱形一體管坯，按非冷卻區在下、冷卻區在上穿過支撐套筒放入下凹模中，在下凹模的頂部設置壓板，利用垂直擠壓機整體壓下，使圓臺形與圓柱形一體管坯沿下凹模內腔向下滑動進行縮口變形為擠壓成型工件；

步驟四：將縮口后的擠壓成型工件重新加熱均勻后取出，放入下凹模中，利用第一次擴口壓模對縮口后擠壓成型工件上段部分進行初步擴口成形為第一次擴口工件；

步驟五：將初步擴口后第一次擴口工件再次加熱均勻后取出，放入下凹模中，利用第二次擴口壓模完成錐形筒件的最終成型。

所述的帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，步驟一中，第一圓臺形管坯的最大壁厚差為70mm，第二圓臺形管坯的最大壁厚差為20mm。

所述的帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，步驟二中，圓臺形與圓柱形一體管坯高溫加熱溫度為1200℃±50℃，圓臺形與圓柱形一體管坯上段的冷卻區浸入水中冷卻，冷卻至800～900℃。

所述的帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，步驟三中，在圓臺形與圓柱形一體管坯放入下凹模之前，將支撐套筒裝入下凹模中，使支撐套筒與下凹模完全契合。

所述的帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，步驟三中，圓臺形與圓柱形一體管坯放入下凹模中，其下段完全進入支撐套筒中心孔內腔，將非冷卻區擠壓至下凹模第二柱形部分內，使非冷卻區的下部一次熱壓縮口。

所述的帶直筒錐形筒件縮口、擴口混合成形方法，步驟三中，在垂直擠壓機整體壓下前，將下凹模與支撐套筒預熱至300～400℃。