[其他]標(biāo)準(zhǔn)件模具的超塑成形技術(shù)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 88100177
• 申請日: 1988-01-20
• 公開（公告）號: CN88100177A
• 公開（公告）日: 1988-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 席聚奎;陳漢欣;楊蘊(yùn)林;康布熙;楊永順;文九巴
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽工學(xué)院
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00
• 代理公司: 國家機(jī)械工業(yè)委員會機(jī)械專利事務(wù)所
• 代理人: 吳磊

本發(fā)明是一種模具制造技術(shù)，主要用于制造生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件的鋼模具，也可以用于其它鋼模具的制造。

標(biāo)準(zhǔn)件是社會需求量相當(dāng)大的產(chǎn)品，每年都需要消耗大量的模具用以生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)件模具在工作中承受巨大的沖擊力和單位壓力、工作頻率高、磨損嚴(yán)重，因而要求模具本身具有足夠的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌性和高的疲勞壽命，并要求有高的尺寸精度和表面光潔度。目前，用于標(biāo)準(zhǔn)件模具制造的方法主要是采用切削加工，或采用電火花、線切割等電加工技術(shù)，模具材料利用率低，模具制造工序多、周期長、成本高，使用壽命較低。采用溫擠壓成形可以明顯節(jié)約模具材料，簡化制造工序，成形速度也較快。但是，溫擠壓成形時，金屬變形抗力較大、流動性差，對于要求精度高、變形量大、形狀復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)件模具不易成形，且所成形的模具壽命提高不多。利用金屬材料在超塑狀態(tài)下一次擠壓成形模具的方法，是一種最新的少無切削模具制造技術(shù)。金屬材料在超塑狀態(tài)下，變形抗力非常小（最大流應(yīng)變力僅有幾十MP_a），塑性和流動性極好（延伸率可由通常的百分之幾十提高到百分之幾百，甚至上千），且不產(chǎn)生加工硬化。英國Grafield Institute of Technology的E·W·J·Millere和R·Pearce曾采用超塑擠壓法制造出一種銅幣和一個小型“O”型密封圈的淺型腔模具（《Metallurgia》1981，5，206～210），比較好的解決了模具型腔加工困難及模具擠壓成形過程中變形抗力大，成形模具尺寸精度低，光潔度差等問題。但是他們僅限于型腔凹模的成形，且成形出的模具型腔較淺，模具材料也僅限于幾種熱鍛模具鋼。目前對于標(biāo)準(zhǔn)件模具以及其它各種凸模、凹模、沖模、拉伸模、滾絲模等的超塑成形、對于型腔深、精度高、形狀復(fù)雜模具的超塑成形均尚未見報道。

本發(fā)明的任務(wù)是將鋼的超塑性與超塑成形技術(shù)用于標(biāo)準(zhǔn)件模具及其它各種類型凹模、凸模、沖模、滾絲模等模具的制造，實(shí)現(xiàn)各種熱作模具鋼、冷作模具鋼、基體鋼類模具鋼的超塑成形。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理是，利用模具鋼在一定的組織條件和變形條件下具有組織（恒溫）超塑性這一特點(diǎn)，將經(jīng)過予先處理的顯微組織滿足一定要求的模具鋼毛坯放在具有加熱控溫裝置和速度可調(diào)的壓機(jī)上，在一定的溫度和速度下用耐熱鋼或耐熱合金母模對毛坯進(jìn)行一次擠壓成形。超塑性的組織條件可以通過組織超細(xì)化的予處理來滿足，供應(yīng)狀態(tài)的模具鋼一般也能基本滿足超塑性所要求的組織條件。組織超細(xì)化的予處理可采用高溫固溶處理、快速加熱循環(huán)淬火或熱機(jī)械處理等方法細(xì)化碳化物（＜0.5μm）并實(shí)現(xiàn)基體晶粒的超細(xì)化（晶粒尺寸≤5μm）、等軸化和穩(wěn)定化。具有這種穩(wěn)定微細(xì)晶粒組織的模具鋼加熱到相變溫度AC₁附近，在10^-1～10^-3分^-1的應(yīng)變速率下，鋼的延伸率可以達(dá)到200～1000%，而最大流變應(yīng)力僅20～80MPa，并在變形過程中不產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，鋼在這樣一種超塑狀態(tài)下，便可一次擠壓成形出所需的形狀和尺寸。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，超塑擠壓成形時鋼的變形抗力小，成形溫度低，塑性和流動性好，可在較低噸位壓機(jī)上在中溫一次成形出形狀復(fù)雜、精度高、變形量大的各種模具;成形后的模具尺寸精度可達(dá)4～2級，表面光潔度為7～9，溝槽棱角清晰，清角半徑＜0.1mm;具有少無切削的優(yōu)點(diǎn);模具毛坯的予處理工藝簡單，甚至可不經(jīng)予處理;成形后模具的組織超細(xì)化，壽命可以提高3-10倍，并可對因磨損或變形而失效的模具通過重新擠壓成形修舊如新;本發(fā)明可對各種冷作模具鋼、熱作模具鋼、基體鋼類鋼一次擠壓成形，并可批量生產(chǎn)精度一致的模具;模具加工周期短、工序少、設(shè)備少、節(jié)材料、節(jié)能源、模具生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明的實(shí)施例為螺母六方冷鐓凸模（圖1）和螺栓六方切邊凹模（圖3）的超塑擠壓成形。模具材料為高強(qiáng)韌性的基體鋼類鋼7Cr₇Mo₂V₂Si（代號LD）和65Cr₄W₃Mo₂VNb（代號65Nb），也可以用其它冷作模具鋼。超塑成形工藝流程為：毛坯下料→超塑予處理（或不進(jìn)行予處理）→涂保護(hù)潤滑劑→裝入擠壓模→加熱并擠壓成形→脫模。毛坯下料后若進(jìn)行予處理，則可在950～1050℃循環(huán)淬火1～3次。圖2為六方冷鐓凸模超塑成形裝置，圖4為六方切邊凹模超塑成形裝置。成形裝置由加熱爐（1）、沖頭（3）、上模（2）、下模（6）、頂桿（5）和外套（7）組成，沖頭（3）、上模（2）和下模（6）均用耐熱鋼或耐熱合金做成，在超塑成形溫度下有足夠的熱強(qiáng)性。成形裝置置于壓力機(jī)工作臺上，上模（2）和下模（6）裝在外套（7）內(nèi)，放入加熱爐（1）中。將涂有保護(hù)潤滑劑的標(biāo)準(zhǔn)件模具毛坯（4）放在溫度為AC₁-（10～50）℃的下模（6）和上模（2）內(nèi)，保溫3～15分鐘，啟動壓力機(jī)，使沖頭（3）以0.5～5mm/分的速度等溫擠壓毛坯（4），直至成形出標(biāo)準(zhǔn)件模具，然后用頂桿（5）將成形的模具頂出脫模。標(biāo)準(zhǔn)件模具一次擠壓成形并可連續(xù)進(jìn)行批量生產(chǎn)。總成形壓力＜24噸，成形時間＜20分鐘。與切削加工相比，模具材料可節(jié)約50%以上，工時減少80%以上，成本降低60%以上，模具使用壽命可提高3～10倍。