一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于差溫控制的鍛件成形方法，包括：將鍛件整體放到加熱爐中加熱到600-800℃，保溫2-3小時(shí)，將鍛件取出加熱爐，將鍛件置于模膛內(nèi)，并在局部低溫區(qū)包覆保溫棉，將鍛件回爐加熱至整體溫度升高到1000-1020℃時(shí)取出用于鍛造；此時(shí)包覆保溫棉的部位溫度比其他部位略低50-100℃，將模鍛件成形裝置放到加熱爐中加熱到200-250℃，將加熱棒插入上模鑲塊上的加熱孔中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400℃，并取出模鍛件成形裝置用于鍛造，利用模鍛件成形裝置將鍛件鍛造成形。本方法鍛件成形填充率高，模具壽命高，鍛件晶粒細(xì)小，可以很大程度上降低模鍛件成形力，提高熱鍛模具使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍛造成形【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的大型模鍛件成形裝置通常采用整體式，上模和下模分別由整塊模具材料加工而成，很少采用鑲拼組合設(shè)計(jì)方法。這種成形裝置在工作時(shí)常發(fā)生以下問(wèn)題:模具工作時(shí)局部和鍛件接觸傳熱溫度過(guò)高造成回火硬度下降，模具表面易拉傷、磨損、開裂、塑性變形等；此外，要滿足成形裝置的強(qiáng)度要求，成形裝置整體需采用高溫強(qiáng)度好的材料，大型鍛模每個(gè)幾十噸重僅材料費(fèi)就需要花費(fèi)幾百萬(wàn)。
[0003]國(guó)內(nèi)外用于大型模鍛件的常用鍛造方法包括熱模鍛和等溫成形，現(xiàn)有的大型鍛件熱模鍛是先將模具和坯料分別加熱到一個(gè)較低溫度和始鍛溫度，把模具取出安裝在壓力機(jī)上，再將鍛件從爐中取出，在鍛件上包覆保溫棉，然后將鍛件放入模具中成形，成形后鍛件緩冷至室溫切邊等。然而，由于沒有考慮鍛件材料流動(dòng)各個(gè)部位阻力不同的特點(diǎn)，把模具和鍛件分別加熱到一個(gè)均勻的溫度，實(shí)際上鍛件在有突起或拐角的部位流動(dòng)阻力大。
[0004]等溫成形是把模具溫度加熱到和鍛坯相同的溫度，在恒溫條件下以較低的變形速率成形出復(fù)雜的精密鍛件。恒溫低速的變形條件提高了金屬的塑性，降低了變形抗力，有利于獲得均勻組織。但是材料長(zhǎng)時(shí)間保持高溫，容易發(fā)生晶粒異常長(zhǎng)大行為，影響鍛件力學(xué)性能，而且這種成形方法的模具壽命也極低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，其目的在于，解決現(xiàn)有模鍛件成形裝置表面易拉傷、磨損、開裂、塑性變形、成本高昂的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，包括下模板、上模板、一對(duì)上模鑲塊、多個(gè)加熱孔、以及隔熱板，上模板安裝在壓力機(jī)的上滑塊上，下模板安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，上模板設(shè)置于下模板的正下方，上模板的中間設(shè)置有凹槽，鍛件設(shè)置于上模板和下模板之間，加熱孔設(shè)置在第一上模鑲塊和第二上模鑲塊上，用于放置加熱棒對(duì)模鍛件成形裝置局部加熱，隔熱板設(shè)置于第一上模鑲塊和第二上模鑲塊之間，并與第一上模鑲塊和第二上模鑲塊固定連接，三者整體固定在上模板的凹槽中。
[0007]優(yōu)選地，下模板是由熱作模具鋼CrNiMo制成，其采用整體式凹模，上模板采用CrNiMo材料制成，第一上模鑲塊和第二上模鑲塊均采用H13鋼制成。
[0008]一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，包括下模板、上模板、多個(gè)上模鑲塊、多個(gè)下模鑲塊、加熱孔以及中心頂桿，上模板安裝在壓力機(jī)的上滑塊上，下模板安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，且上模板設(shè)置于下模板的正下方，多個(gè)上模鑲塊固定連接在上模板上，多個(gè)下模鑲塊彼此之間都是用圓形斜面固定，且具有自對(duì)中作用，加熱孔設(shè)置于一對(duì)上模鑲塊之間，用于放置加熱棒對(duì)模鍛件成形裝置局部加熱，中心頂桿與壓力機(jī)的中心頂桿連接。
[0009]優(yōu)選地，下模鑲塊是由CrNiMo制成，下模板和中心頂桿用鋼制成。
[0010]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于差溫控制的模鍛件成形方法，其目的在于，解決現(xiàn)有模鍛件成形方法中所存在的成形壓力大、成形過(guò)程材料流動(dòng)不均勻、鍛件晶粒粗大、模具壽命短、模具制造和修復(fù)費(fèi)用高的技術(shù)問(wèn)題。
[0011]一種基于差溫控制的模鍛件成形方法，包括以下步驟:
[0012](I)將鍛件整體放到加熱爐中加熱到600-800°C，保溫2_3小時(shí)；
[0013](2)將鍛件取出加熱爐，將鍛件置于模膛內(nèi)，并在局部低溫區(qū)包覆保溫棉；
[0014](3)將鍛件回爐加熱至整體溫度升高到1000-1020°C時(shí)取出用于鍛造；此時(shí)包覆保溫棉的部位溫度比其他部位略低50-100°C ；
[0015](4)將模鍛件成形裝置放到加熱爐中加熱到200_250°C ；
[0016](5)將加熱棒插入上模鑲塊上的加熱孔中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400°C，并取出模鍛件成形裝置用于鍛造；
[0017](6)利用模鍛件成形裝置將鍛件鍛造成形。
[0018]一種基于差溫控制的模鍛件成形方法，包括以下步驟:
[0019](I)將鍛件整體放到加熱爐中加熱到900_950°C，并保溫2_3小時(shí)；
[0020](2)將模鍛件成形裝置整體加熱到250_300°C ；
[0021](3)將加熱棒插入一對(duì)上模鑲塊之間的加熱孔中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400°C，取出模鍛件成形裝置；
[0022](4)利用模鍛件成形裝置將鍛件鍛造成形。
[0023]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0024]1、由于本發(fā)明裝置根據(jù)模具每個(gè)部位的不同受力情況、磨損情況不同去將模具分塊、選材，因此本發(fā)明的裝置能夠解決現(xiàn)有模鍛件成形裝置表面易拉傷、磨損、開裂、塑性變形、成本高昂的技術(shù)問(wèn)題。
[0025]2、由于本發(fā)明裝置鍛造工藝根據(jù)鍛件每個(gè)部位流動(dòng)應(yīng)力大小不同而需要不同的鍛造初始溫度，因此本發(fā)明的方法能夠解決現(xiàn)有模鍛件成形方法中所存在的成形壓力大、成形過(guò)程材料流動(dòng)不均勻、鍛件晶粒粗大、模具壽命短、模具制造和修復(fù)費(fèi)用高的技術(shù)問(wèn)題。
[0026]3、本發(fā)明具有鍛件成形填充率高、模具壽命高、鍛件晶粒細(xì)小、能降低大型模鍛件成形力、提高熱鍛模具使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式基于差溫控制的模鍛件成形裝置的剖視圖。
[0028]圖2是圖1中模鍛件成形裝置的俯視圖。
[0029]圖3是本發(fā)明基于差溫控制的模鍛件成形方法鍛造的鍛件效果圖。
[0030]圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式基于差溫控制的模鍛件成形裝置的剖視圖。
[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式基于差溫控制的模鍛件成形裝置的俯視圖。【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0033]本發(fā)明的整體思路在于，考慮到鍛件的成形對(duì)溫度有敏感性，鍛件不同溫度分布、模具不同溫度分布均對(duì)鍛件成形有重要影響，通過(guò)主動(dòng)控制鍛件、模具的溫度分布，構(gòu)建有利于材料流動(dòng)的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，顯著改善鍛件的成形質(zhì)量，提高鍛模的壽命。
[0034]如圖1至3所示，根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式，提供了 一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，包括下模板1、上模板2、第一上模鑲塊3、多個(gè)加熱孔4、隔熱板5、以及第二上模鑲塊6。
[0035]上模板2安裝在壓力機(jī)的上滑塊上，下模板I安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上。
[0036]在本實(shí)施方式中，下模板I是由熱作模具鋼5CrNiMo制成，其采用整體式凹模。
[0037]上模板2設(shè)置于下模板I的正下方，其中間設(shè)置有兩個(gè)凹槽，用于分別固定第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6。在本實(shí)施方式中，上模板2采用5CrNiMo材料制成。
[0038]鍛件設(shè)置于上模板2和下模板I之間。在本實(shí)施方式中，鍛件的材料是GH4169。
[0039]加熱孔4設(shè)置在第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6上，用于放置加熱棒對(duì)模鍛件成形裝置局部加熱。在本實(shí)施方式中，第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6均采用H13鋼，是易損和受力較大的零件，選用的材料高溫強(qiáng)度好。
[0040]隔熱板5設(shè)置于第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6之間，并與第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6固定連接，然后整體安裝在上模板2中。
[0041]鍛造開始時(shí)，下模I板固定不動(dòng)，鍛件在上模2板、第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6的擠壓力作用下，成形出外形輪廓、第一上模鑲塊3的突起和第二上模鑲塊6的突起。
[0042]本裝置的工作原理是:由于溫度會(huì)顯著影響鍛件材料的流動(dòng)，對(duì)第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6施加不同的溫度場(chǎng)，得到鍛件在第一上模鑲塊3和第二上模鑲塊6處的突起的高度是不同的。將鍛件這兩個(gè)位置加熱到不同的溫度，得到的鍛件突起的高度也是不同的。
[0043]本發(fā)明基于差溫控制的模鍛件成形方法包括以下步驟:
[0044]1、將鍛件整體放到加熱爐中加熱到600_800°C，保溫2_3小時(shí)；
[0045]2、將鍛件取出加熱爐，將鍛件置于模膛內(nèi)，并在局部低溫區(qū)包覆保溫棉；
[0046]3、將鍛件回爐加熱至整體溫度升高到1000-1020°C時(shí)取出用于鍛造；此時(shí)包覆保溫棉的部位溫度比其他部位略低50-100°C ；
[0047]4、將模鍛件成形裝置放到加熱爐中加熱到200-250°C ；
[0048]5、將加熱棒插入第一上模鑲塊4上的加熱孔中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400°C，并取出模鍛件成形裝置用于鍛造；
[0049]6、利用模鍛件成形裝置將鍛件鍛造成形。
[0050]鍛造結(jié)束后，測(cè)量鍛件的突起高度，右側(cè)突起明顯高于右側(cè)突起，本發(fā)明中對(duì)模具和坯料的主動(dòng)控溫影響和控制了材料的流動(dòng)。[0051 ] 如圖4和5所示，根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式，提供了 一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，其包括下模板I’、上模板2’、多個(gè)上模鑲塊3’、多個(gè)下模鑲塊4’、加熱孔5’以及中心頂桿6’。
[0052]上模板2’安裝在壓力機(jī)的上滑塊上，下模板I’安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，且上模板2’設(shè)置于下模板I’的正下方，
[0053]多個(gè)上模鑲塊3’固定連接在上模板2’上，且數(shù)量大于等于2個(gè)。在本實(shí)施方式中，上模鑲塊3’的數(shù)量為4個(gè)，但應(yīng)該理解，該數(shù)量絕不局限于此。
[0054]多個(gè)下模鑲塊4 ’彼此之間都是用圓形斜面固定，且具有自對(duì)中作用。在本實(shí)施方式中，下模鑲塊4’是由5CrNiMo制成。
[0055]加熱孔5’設(shè)置于一對(duì)上模鑲塊3’之間，用于放置加熱棒對(duì)模鍛件成形裝置局部加熱。在本實(shí)施方式中，加熱孔5’為環(huán)形。
[0056]中心頂桿6’與壓力機(jī)的中心頂桿連接。在本實(shí)施方式中，下模板I’和中心頂桿6’用45鋼制成，鍛件7’是由鈦合金TC4制成。
[0057]本裝置的工作原理是:將鍛模按照工作時(shí)受力大小合理分割成不同的部分:多個(gè)下模鑲塊4’和多個(gè)上模鑲塊3’，方便根據(jù)各鑲塊壽命不同更換鑲塊，降低模具成本；此外，通過(guò)對(duì)模具的局部加熱，降低了材料局部流動(dòng)應(yīng)力。
[0058]本發(fā)明基于差溫控制的模鍛件成形方法包括以下步驟:
[0059]1、將鍛件整體放到加熱爐中加熱到900_950°C，并保溫2_3小時(shí)；
[0060]2、將模鍛件成形裝置整體加熱到250-300°C ；
[0061]3、將加熱棒插入一對(duì)上模鑲塊3’之間的加熱孔5’中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400°C，取出模鍛件成形裝置；
[0062]4、利用模鍛件成形裝置將鍛件鍛造成形。
[0063]鍛造結(jié)束后，觀測(cè)鍛件成形質(zhì)量，鍛件表面質(zhì)量好，突起填充充分。模具在這種條件下長(zhǎng)期工作，模具壽命高，模具修復(fù)成本大大降低。
[0064]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，包括下模板、上模板、一對(duì)上模鑲塊、多個(gè)加熱孔、以及隔熱板，其特征在于， 上模板安裝在壓力機(jī)的上滑塊上，下模板安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上； 上模板設(shè)置于下模板的正下方，上模板的中間設(shè)置有凹槽； 鍛件設(shè)置于上模板和下模板之間； 加熱孔設(shè)置在第一上模鑲塊和第二上模鑲塊上，用于放置加熱棒對(duì)模鍛件成形裝置局部加熱； 隔熱板設(shè)置于第一上模鑲塊和第二上模鑲塊之間，并與第一上模鑲塊和第二上模鑲塊固定連接，三者整體固定在上模板的凹槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模鍛件成形裝置，其特征在于， 下模板是由熱作模具鋼CrNiMo制成，其采用整體式凹模； 上模板采用CrNiMo材料制成； 第一上模鑲塊和第二上模鑲塊均采用H13鋼制成。
3.一種基于差溫控制的模鍛件成形方法，是應(yīng)用于權(quán)利要求1和2所述的模鍛件成形裝置中，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鍛件整體放到加熱爐中加熱到600-800°C，保溫2-3小時(shí)； (2)將鍛件取出加熱爐，將鍛件置于模膛內(nèi)，并在局部低溫區(qū)包覆保溫棉； (3)將鍛件回爐加熱至整體溫度升高到1000-1020°C時(shí)取出用于鍛造；此時(shí)包覆保溫棉的部位溫度比其他部位略低50-100°C ； (4)將模鍛件成形裝置放到加熱爐中加熱到200-250°C； (5)將加熱棒插入上模鑲塊上的加熱孔中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400°C，并取出模鍛件成形裝置用于鍛造； (6)利用模鍛件成形裝置將鍛件鍛造成形。
4.一種基于差溫控制的模鍛件成形裝置，包括下模板、上模板、多個(gè)上模鑲塊、多個(gè)下模鑲塊、加熱孔以及中心頂桿，其特征在于， 上模板安裝在壓力機(jī)的上滑塊上，下模板安裝在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，且上模板設(shè)置于下模板的正下方； 多個(gè)上模鑲塊固定連接在上模板上； 多個(gè)下模鑲塊彼此之間都是用圓形斜面固定，且具有自對(duì)中作用； 加熱孔設(shè)置于一對(duì)上模鑲塊之間，用于放置加熱棒對(duì)模鍛件成形裝置局部加熱； 中心頂桿與壓力機(jī)的中心頂桿連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模鍛件成形裝置，其特征在于， 下模鑲塊是由CrNiMo制成； 下模板和中心頂桿用鋼制成。
6.一種基于差溫控制的模鍛件成形方法，是應(yīng)用于權(quán)利要求4和5所述的模鍛件成形裝置中，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鍛件整體放到加熱爐中加熱到900-950°C，并保溫2-3小時(shí)； (2)將模鍛件成形裝置整體加熱到250-300°C； (3)將加熱棒插入一對(duì)上模鑲塊之間的加熱孔中，使模鍛件成形裝置局部升溫至350-400°C，取出模鍛件成形裝置；(4)利用模鍛件成 形裝置將鍛件鍛造成形。
【文檔編號(hào)】B21J13/02GK103878284SQ201410111600
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】黃亮, 李建軍, 陳榮創(chuàng) 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)