專利名稱：一種異種金屬復(fù)合活塞及其鍛裝工藝及鍛裝用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)熱模鍛接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異種金屬經(jīng)鍛裝工藝制成的復(fù)合活塞及鍛裝用模具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高壓電氣活塞全部由銅合金制成，其桿件尾部的內(nèi)螺紋抗推拉強度較薄弱； 且目前銅合金的材料價格比鋼的材料價格高出7-8倍，鋼的抗拉強度又高于銅合金的兩倍多。鑒于以上因素，為提高活塞整體桿件和尾部螺紋抗拉抗壓強度及降低制件成本，可將活塞桿部改為鋼制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種異種金屬復(fù)合活塞及其鍛裝工藝及鍛裝用模具，根據(jù)活塞不同部位使用要求應(yīng)用不同材質(zhì)的金屬，經(jīng)鍛裝工藝成一體，且鍛裝后復(fù)合活塞使用性能和可靠性均滿足高壓開關(guān)電氣部件運行要求。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術(shù)方案一種異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，具體包括如下步驟a)、將異種金屬按各自所需長度和重量下料的步驟；b)、將活塞桿用金屬料留余量，加工成活塞桿外形，及將加工后的活塞桿料置于壓力機工作臺上的凹模內(nèi)的步驟；C)、將加熱后的活塞頭用金屬料平放入凹模內(nèi)活塞桿料上，操作壓力機使凸模擠壓凹模內(nèi)異種金屬成型的步驟；d)、壓力機將鍛裝好的復(fù)合活塞頂出，將鍛裝好的復(fù)合活塞從凹模中取出空冷的步驟；e)、然后重復(fù)操作c)-d)步驟，連續(xù)生產(chǎn)。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，鍛裝前還包括在壓力機上將鍛裝活塞的凸凹模調(diào)試安裝的步驟。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，將鍛裝前的活塞頭用金屬料加熱至650-900°C。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，還包括首件鍛裝時將模具預(yù)熱到^K)-350°C的步驟。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，所述鍛裝工藝過程中，凸模不潤滑，凹模噴涂稀石墨水。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，還包括將經(jīng)過空冷后的鍛裝活塞進行后續(xù)機加工，終成型的步驟。為更好的實施本發(fā)明創(chuàng)造，所述活塞頭用金屬料為銅合金或鋁合金，所述活塞桿用金屬料為鋼。本發(fā)明創(chuàng)造的另一目的是提供根據(jù)上述工藝生產(chǎn)出的活塞件。實施異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝時，擠壓鍛裝所用的模具，包括凸模和凹模，凹模設(shè)置在模座上；凸模通過凸模連接與壓力機上工作臺連接，凸模直徑尺寸對應(yīng)于活塞頭大端尺寸；凹模包括凹模芯和凹模外圈，凹模外圈圈設(shè)在凹模芯外圍；凹模芯內(nèi)設(shè)有與活塞頭形狀相對應(yīng)的階梯孔；模座上端設(shè)有凸臺，凸臺伸進凹?？變?nèi)，且凸臺外徑尺寸對應(yīng)于活塞頭小端尺寸；模座內(nèi)設(shè)有中心孔，用以容納活塞桿及頂桿。進一步的，模座設(shè)置在壓力機工作臺上時，在工作臺和模座之間設(shè)置墊板；墊板中心開孔，頂桿從孔中穿出。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明的壓力機能夠利用現(xiàn)有油壓機，加熱活塞頭部用金屬料時選用箱式電加熱爐，且工藝過程中的機加也能利用現(xiàn)有設(shè)備；在不增加額外設(shè)備投入的基礎(chǔ)上均能保證活塞精加工精度要求。2、油壓機能夠?qū)崿F(xiàn)在幾秒鐘內(nèi)就可以將異種金屬鍛裝成復(fù)合活塞，工作效率高， 生產(chǎn)成本低廉。3、采用鍛裝工藝的復(fù)合活塞余量小，機加工性能良好；鍛裝后活塞整體強度超過原活塞桿件部位的強度；經(jīng)長期裝機其使用壽命及可靠性均達到了高壓電氣元器件的要求。4、本發(fā)明在非焊接情況下解決了異種金屬的高強度的連接方法，使兩種金屬各盡所長。從此也節(jié)約了大量銅合金，降低了產(chǎn)品成本。5、擠壓鍛裝所用的模具能夠重復(fù)使用，節(jié)約了設(shè)備投入成本。6、機加工過程中，銅合金與鋼的切屑能做到不相互污染，用磁吸走鋼屑能使剩余的銅合金屑很純凈，可各自順利回收。


圖1是預(yù)鍛裝鋼件活塞桿粗加工后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是成型鍛裝活塞在凸凹模內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、凹模芯；2、凹模外圈；3、模座；4、頂桿；5、墊板；6、活塞桿；7、活塞頭；8、
凸模；9、凸模連接。
具體實施例方式以下結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進一步解釋，需說明的是，以下實施例不解釋為對本發(fā)明創(chuàng)造的限制。實施例一銅合金與鋼復(fù)合活塞的鍛裝工藝，具體包括以下步驟a、備料帶鋸床下料，將銅合金和鋼鋸成各自所需的長度和重量；b、機加工將鋸好的鋼棒料如圖1所示進行表面加工，具體是將鋸好的鋼料先將一端面車見光，再車成一工藝槽，倒頭平端面定總長并車成外圓，并保持有槽一端潔凈；C、鍛裝準備；將鋸好的銅合金料和機加工好的鋼件數(shù)量一對一匹配，將銅合金料放入箱式爐擺放整齊，控制加熱溫度760V ；將活塞鍛裝專用的凸、凹模分別裝在315T油壓機的上下工作臺上，凸模通過凸模連接裝在上工作臺上，將同心度調(diào)試好緊固好壓緊螺釘； 首件鍛裝時將模具預(yù)熱到300°C左右；
d、擠壓鍛裝；將車好的鋼件有槽一端向上豎直放入凹模內(nèi)，再將箱式爐加熱到 760°C的銅合金料用長手鉗取出一件放入凹模鋼件上，然后操作油壓機下行使凸模擠壓凹模中的兩種金屬；當(dāng)油壓機壓力達到300T時退回油壓機帶動凸模退出凹模；然后操作油壓機下油缸上行推動頂桿將擠壓鍛裝好的復(fù)合活塞頂出；用長手鉗將復(fù)合活塞擺放在一起自然空冷；之后循環(huán)擠壓鍛裝活塞；e、精加工；鍛裝復(fù)合活塞毛坯按高壓電氣產(chǎn)品活塞零件圖精加工，即粗精車外形、 鉆孔攻絲、銑槽去毛刺等步驟；f、檢驗打廠標(biāo)，防銹包裝入庫。原活塞的材料為銅合金，其抗拉強度ob365，布氏硬度HB116 ；而鋼的抗拉強度 ob593，布氏硬度HB229。從以上兩種材料的兩組力學(xué)性能數(shù)據(jù)對比、可以明顯看出用鋼材比用銅合金做出的活塞桿強度性能優(yōu)異，由于鍛裝后的復(fù)合活塞的力學(xué)性能抗拉強度ob 不低于ο b365，因此鍛裝后的復(fù)合活塞的機械性能和可靠性均滿足高壓開關(guān)電氣部件實用性和運行要求。實施例二鋁合金與鋼復(fù)合活塞的鍛裝工藝，具體步驟等同于實施例一，僅是將鋁合金料在箱式爐內(nèi)加熱溫度調(diào)整為470°C，模具預(yù)熱到300°C，鍛裝工藝過程和實施例一步驟一致。 復(fù)合活塞頭部為有色金屬鋁合金，活塞桿部為45鋼。鋁合金的抗拉強度ob345，布氏硬度比銅合金低；鋼的抗拉強度ob593，布氏硬度HB229。從以上兩種材料的兩組力學(xué)性能數(shù)據(jù)對比、可以明顯看出用鋼材比用鋁合金做出的活塞桿強度性能優(yōu)異，由于鍛裝后的復(fù)合活塞的力學(xué)性能抗拉強度ob不低于ob345，因此鍛裝后的復(fù)合活塞的機械性能和可靠性均滿足高壓開關(guān)電氣部件實用性和運行要求。原活塞均為有色合金鑄造件，其內(nèi)部存在氣孔、針孔、砂眼等缺陷，工作時會漏氣嚴重影響可靠性和使用性要求。實施例一和實施例二復(fù)合活塞的鍛裝工藝，活塞頭部用有色金屬擠制棒材、桿部用熱軋鋼，再經(jīng)過鍛裝擠壓成復(fù)合活塞，其致密度高機械性能和可靠性均滿足高壓開關(guān)電氣部件的使用性和運行要求。結(jié)合圖2，上述實施例中，擠壓鍛裝所用的模具，包括凸模8和凹模，凹模設(shè)置在模座3上；凸模8通過凸模連接9與壓力機上工作臺連接，凸模直徑尺寸對應(yīng)于活塞頭7大端尺寸；凹模包括凹模芯1和凹模外圈2，凹模芯1內(nèi)設(shè)有與活塞頭7形狀相對應(yīng)的階梯孔； 模座3上端設(shè)有凸臺，凸臺伸進凹?？變?nèi)，且凸臺外徑尺寸對應(yīng)于活塞頭小端尺寸；模座內(nèi)設(shè)有中心孔，用以容納活塞桿6及頂桿4。模座設(shè)置在壓力機工作臺上時，在工作臺和模座之間設(shè)置墊板5，墊板5中心開孔，便于頂桿4穿出。該模具能夠重復(fù)使用，使用過程中凸模不潤滑，凹模噴涂稀石墨水。
權(quán)利要求
1.一種異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是具體包括如下步驟a)、將異種金屬按各自所需長度和重量下料的步驟；b)、將活塞桿用金屬料留余量，加工成活塞桿外形，及將加工后的活塞桿料置于壓力機工作臺上的凹模內(nèi)的步驟；C)、將加熱后的活塞頭用金屬料平放入凹模內(nèi)活塞桿料上，操作壓力機使凸模擠壓凹模內(nèi)異種金屬成型的步驟；d)、壓力機將鍛裝好的復(fù)合活塞頂出，將鍛裝好的復(fù)合活塞從凹模中取出空冷的步驟；e)、然后重復(fù)操作c)-d)步驟，連續(xù)生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是鍛裝前還包括在壓力機上將鍛裝活塞的凸凹模調(diào)試安裝的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是將鍛裝前的活塞頭用金屬料加熱至650-900°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是還包括首件鍛裝時將模具預(yù)熱到^0-350°C的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是所述鍛裝工藝過程中，凸模不潤滑，凹模噴涂稀石墨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是還包括將經(jīng)過空冷后的鍛裝活塞進行后續(xù)機加工，終成型的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，其特征是所述活塞頭用金屬料為銅合金或鋁合金，所述活塞桿用金屬料為鋼。
8.一種根據(jù)上述權(quán)利要求1-7中任一項所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝生產(chǎn)出的活塞件。
9.實施上述權(quán)利要求1-7中任一項所述的異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，所用的模具， 其特征是包括凸模(8)和凹模，凹模設(shè)置在模座C3)上；凸模(8)通過凸模連接(9)與壓力機上工作臺連接，凸模直徑尺寸對應(yīng)于活塞頭(7)大端尺寸；凹模包括凹模芯(1)和凹模外圈O)，凹模外圈⑵圈設(shè)在凹模芯⑴外圍；凹模芯⑴內(nèi)設(shè)有與活塞頭(7)形狀相對應(yīng)的階梯孔；模座(3)上端設(shè)有凸臺，凸臺伸進凹?？變?nèi)，且凸臺外徑尺寸對應(yīng)于活塞頭小端尺寸；模座內(nèi)設(shè)有中心孔，用以容納活塞桿(6)及頂桿0)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模具，其特征是模座C3)設(shè)置在壓力機工作臺上時，在工作臺和模座之間設(shè)置墊板(5)；墊板(5)中心開孔，頂桿(4)從孔中穿出。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝，涉及固態(tài)熱模鍛接技術(shù)領(lǐng)域，通過將異種金屬按各自所需長度和重量下料；將活塞桿用金屬料留余量，加工成活塞桿外形，及將加工后的活塞桿料置于壓力機工作臺上的凹模內(nèi)；將加熱后的活塞頭用金屬料平放入凹模內(nèi)活塞桿料上，操作壓力機使凸模擠壓凹模內(nèi)異種金屬成型；壓力機將鍛裝好的復(fù)合活塞頂出，將鍛裝好的復(fù)合活塞從凹模中取出空冷，完成鍛裝工藝；根據(jù)活塞不同部位使用要求應(yīng)用不同材質(zhì)的金屬，且鍛裝后復(fù)合活塞使用性能和可靠性均滿足高壓開關(guān)電氣部件運行要求。還公開了實施異種金屬復(fù)合活塞鍛裝工藝時，擠壓鍛裝所用的模具。
文檔編號F16J1/01GK102397968SQ20111036203
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉新城, 史志欣, 辛選榮 申請人:洛陽秦漢冷鍛有限公司