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一种“Z”型锻件成型的锻造方法发明专利

更新时间:2024-07-01
一种“Z”型锻件成型的锻造方法发明专利 专利申请类型:发明专利;
地区:陕西-咸阳;
源自:咸阳高价值专利检索信息库;

专利名称:一种“Z”型锻件成型的锻造方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202111480669.1

专利申请(专利权)人:陕西宏远航空锻造有限责任公司
权利人地址:陕西省咸阳市三原县2号信箱技术中心

专利发明(设计)人:宋珂,何健,陈飞,张延珍,保彤

专利摘要:本发明属于锻造领域,涉及一种“Z”型锻件成型的锻造方法。包括:将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料;在第一坯料上设置四个分料处将第一坯料划分为五段,分别对第一段、第三段和第五段进行拔长得到上侧具有凸台的第二坯料,其中所述凸台位于第二段和第四段;将第二坯料的第二段的凸台中心处进行第一方向的弯曲,将第二坯料的第四段的凸台中心处进行第二方向的弯曲得到锻坯,第一方向第二方向相反;将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制得到锻件;利用专用卡板和锻件进行比对,不覆盖时增加1火成型,直至覆盖,卡板的尺寸等于零件外廓尺寸。保证了锻件流线方向,降低了原材料消耗,提高了锻件的综合性能和寿命。

主权利要求:
1.一种“Z”型锻件成型的锻造方法,其特征在于,包括:将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,第一坯料的截面等于锻件的最大截面;
在第一坯料上设置四个分料处将第一坯料划分为五段,分别对第一段、第三段和第五段进行拔长得到上侧具有凸台的第二坯料,其中所述凸台位于第二段和第四段,其中第二段和第四段对应弯折段,在第一坯料上设置四个分料处将第一坯料划分为五段具体包括:在锻件弯曲处内圆角两侧切点处作垂直分料线将锻件分为五部分,对第二段、第五段进行加料,V=(0.1~0.3)V1,其中:V为第一坯料第二段、第五段加料的体积;V1为锻件弯曲处体积;
将第二坯料的第二段的凸台中心处进行第一方向的弯曲,将第二坯料的第四段的凸台中心处进行第二方向的弯曲得到锻坯,第一方向的弯曲为向后弯曲,第二方向的弯曲为向前弯曲;
将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制得到锻件;
利用专用卡板和锻件进行比对,检查锻件尺寸能否覆盖卡板,覆盖时完成锻造,不覆盖时增加1火成型,直至覆盖,卡板的尺寸等于零件外廓尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,胎模的弯曲处的外圆角处设置有导流槽。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,导流槽的圆角为R20。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,导流槽深度等于胎模型腔深度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,具体包括:锻造过程中加热规范为:将坯料加热到900℃,第一火次加热保温时间为240min。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,具体包括:分三火锻造第一坯料;每火次均按照变形量25%至40%的变形量拔长。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,第三火过程还包括对第一坯料进行局部拔长得到第二坯料。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制得到锻件,具体包括:压制过程分两火完成,其中每火次的加热规范为:将坯料加热到900℃,第一火次加热按80min,后续按照坯料保温系数:冷料0.8min/mm,热料0.5min/mm计算保温时间。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,压制过程中每火次均按照变形量25%至
40%的变形量压制。 说明书 : 一种“Z”型锻件成型的锻造方法技术领域[0001] 本发明属于锻造领域,涉及一种“Z”型锻件成型的锻造方法。背景技术[0002] 负重轮“Z”型平衡肘是XX战车的关键零件,是连接负重轮与战车车体的主要承力构件。平衡肘零件的生产通常有两种方式,一是整体加工,先锻出整体毛坯,再机加成平衡肘零件,此种整体加工方法切断锻件流线,影响零件服役性能,而且大余量的锻造也造成了原材料的浪费;二是机械连接,就是采用分体式结构,零件由平衡肘轴与平衡肘臂组合而成,连接采用花键加热压(热套)后,端面进行焊接,此种连接方法往往不可靠,承载能力不够。传统成型方法往往制约着它的综合性能以及寿命。发明内容[0003] 本发明的目的是:提供一种“Z”型锻件成型的锻造方法,先根据“Z”型锻件的形状特点进行锻坯设计,结合设计的专用胎模,达到锻件小余量精确成型,同时保证锻件的流线方向。[0004] 为解决此技术问题,本发明的技术方案:[0005] 一种“Z”型锻件成型的锻造方法,包括:[0006] 将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,第一坯料的截面等于锻件的最大截面;[0007] 在第一坯料上设置四个分料处将第一坯料划分为五段,分别对第一段、第三段和第五段进行拔长得到上侧具有凸台的第二坯料,其中所述凸台位于第二段和第四段;[0008] 将第二坯料的第二段的凸台中心处进行第一方向的弯曲,将第二坯料的第四段的凸台中心处进行第二方向的弯曲得到锻坯,第一方向的弯曲为向后弯曲,第二方向的弯曲为向前弯曲;[0009] 将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制得到锻件;[0010] 利用专用卡板和锻件进行比对,检查锻件尺寸能否覆盖卡板,覆盖时完成锻造,不覆盖时增加1火成型,直至覆盖,卡板的尺寸等于零件外廓尺寸。[0011] 进一步地,胎模的弯曲处的外圆角处设置有导流槽。[0012] 进一步地,导流槽的圆角为R20。[0013] 进一步地,导流槽深度等于胎模型腔深度。[0014] 进一步地,将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,具体包括:[0015] 锻造过程中加热规范为:将坯料加热到900℃,第一火次加热按240min,后续按照坯料保温系数:冷料0.8min/mm,热料0.5min/mm计算保温时间。[0016] 进一步地,将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,具体包括:[0017] 分三火锻造第一坯料;每火次均按照变形量25%至40%的变形量拔长。[0018] 进一步地,第三火过程还包括对第一坯料进行局部拔长得到第二坯料。[0019] 进一步地,将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制得到锻件,具体包括:[0020] 压制过程分两火完成,其中每火次的加热规范为:将坯料加热到900℃,第一火次加热按80min,后续按照坯料保温系数:冷料0.8min/mm,热料0.5min/mm计算保温时间。[0021] 进一步地,压制过程中每火次均按照变形量25%至40%的变形量压制。[0022] 本发明的有益效果是:通过设计锻坯及使用专用胎模,完成了“Z”型锻件的小余量精确成型,保证了锻件流线方向,降低了原材料消耗,提高了锻件的综合性能和寿命。附图说明[0023] 图1为第一坯料示意图;[0024] 图2为第二坯料示意图;[0025] 图3为锻坯示意图;[0026] 图4为胎膜示意图;[0027] 图5为锻件示意图;[0028] 其中,1为分料处,2为弯曲点,3为导流槽,4为垂直分料线,5为中轴线。具体实施方式[0029] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下,所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0030] 本发明通过锻坯设计,将自由锻与胎模锻结合起来,将设计的锻坯放置在制作的胎模中进行压制,当压制到欠压≤5mm时,“Z”型锻件成型锻造完成,胎模及型腔尺寸根据“Z”型锻件的形状尺寸确定。通过上述设计锻坯及使用专用制作的胎模,完成了“Z”型锻件的成型锻造,保证了锻件流线方向,同时降低材料消耗,满足了“Z”型零件的加工。具体包括:[0031] 步骤一:锻坯设计[0032] 如图5,根据锻件的形状尺寸特点,设计锻坯形状如图3,锻坯为“Z”型长方体,通过自由锻拔长锻造和弯曲成型实现,具体如下:[0033] 1.将来料锻至截面为方形的长方体的第一坯料,长度随形,第一坯料的截面等于锻件的最大截面,截面的高宽比为2~2.5之间,其中锻件的最大截面为弯曲处截面;[0034] 2.在锻件弯曲处内圆角两侧切点处作垂直分料线将锻件分为五部分。根据五部分体积换算将上述第一坯料分料为五段,如图1所示;其中,第二段、第五段需进行加料,以补充后续弯曲工步的抽料,从而保证最终锻件的顺利成型,加料的体积为:[0035] V=(0.1~0.3)V1[0036] 其中:V为第一坯料第二段、第五段加料的体积;[0037] V1为锻件弯曲处体积;[0038] 锻件较薄时可取值0.3,锻件较厚时可取值0.1。[0039] 3.分料后将第一坯料进行拔长,得到第二坯料,如图2所示,第一坯料每段拔长的长度分别对应锻件每部分中轴线的长度,第一坯料的第一段、第三段和第五段截面高宽比约2,第二段、第四段高宽比约2.5。[0040] 4.将第二坯料的第二段的凸台中心处进行第一方向的弯曲,将第二坯料的第四段的凸台中心处进行第二方向的弯曲得到锻坯,第一方向的弯曲为向后弯曲,第二方向的弯曲为向前弯曲,弯曲角度与锻件保持一致(~100°),如图3所示。[0041] 步骤二:胎模制作[0042] 根据“Z”型锻件形状和锻造成型特点,设计胎模(如图4)进行两火次锻造:[0043] 1.在胎膜弯曲处外圆角处增加导流槽,导流槽的圆角为R20,导流槽深度等于胎模型腔深度。锻坯弯曲后弯曲处外圆角一般为缺肉状态,胎膜弯曲处外圆角上增加导流槽有利于外圆角处充型,并能一定程度减小压制过程中模具圆角处应力,减小模具开裂倾向;[0044] 2.胎模锻出模斜度设计为3°,减小充型时锻件与模具的摩擦力,有利于充型;[0045] 3.胎膜型腔按照锻件三维数模加工。[0046] 步骤三:采用自由锻方式锻至步骤一所述锻坯[0047] a)加热规范:将坯料加热到工艺要求的温度(一般地,钛合金件推荐加热温度为[Tβ‑(20~50)]~[Tβ+(10~120)]℃,钢件推荐加热温度为980~1250℃),并按照坯料要求保温系数计算保温时间(一般地,钛合金件推荐保温系数为0.3~1.5min/mm,钢件推荐保温系数为0.2~0.5min/mm);[0048] b)锻造:将来料先进行自由锻拔长至第一坯料,第一坯料的截面等于锻件的最大截面,长度随形,将第一坯料进行分料拔长,得到第二坯料,再对第二坯料进行弯曲锻造得到锻坯。[0049] 步骤四:采用步骤二所述胎模对锻坯进行胎模锻造[0050] a)加热规范:将坯料加热到工艺要求的温度(一般地,钛合金件推荐加热温度为[Tβ‑(20~50)]~[Tβ+(10~120)]℃,钢件推荐加热温度为980~1250℃),并按照坯料要求保温系数计算保温时间(一般地,钛合金件推荐保温系数为0.3~1.5min/mm,钢件推荐保温系数为0.2~0.5min/mm);[0051] b)锻造:将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制,每火次压制变形量:钛合金件设置为25%~40%、钢件设置为15%~60%,最后一火次欠压≤5mm。[0052] 步骤五:采用专用样板进行尺寸比对[0053] 利用专用卡板和锻件进行比对,检查锻件尺寸能否覆盖卡板,覆盖时完成锻造,不覆盖时增加1火成型,直至覆盖,卡板的尺寸等于零件外廓尺寸。[0054] 实施例:[0055] 锻件材料:TC32钛合金,数量1件,下料规格:□300×270。[0056] 步骤一:锻坯设计[0057] 根据所述锻件的形状尺寸特点,设计锻坯总长980(含鼓肚,长度等于锻件中轴线长度),锻坯为五段,第一段、第三段和第五段宽度100、高度220,第二段和第五段分别为左、右侧凸台,左侧凸台长度200、宽度100、高度250,左侧凸台弯曲点(即凸台中心)距离左边端部390,右侧凸台长度200、宽度100、高度250,右侧凸台弯曲点距离右边端部240,凸台均为单侧凸台,通过两个弯曲点进行弯曲成型。[0058] 步骤二:胎模制作[0059] 根据“Z”型锻件形状和锻造成型特点,设计胎模,在胎膜弯曲处外圆角处增加导流槽,导流槽的圆角为R20,导流槽深度等于胎模型腔深度。胎模锻出模斜度设计为3°,胎膜型腔按照锻件三维数模加工。具体如图4所示。[0060] 步骤三:采用自由锻方式锻至步骤一所述锻坯[0061] a)加热规范:将坯料加热到900℃,第一火次加热按240min,后续按照坯料保温系数:冷料0.8min/mm,热料0.5min/mm进行计算;[0062] b)锻造:[0063] 第一火:□300×270拔长至□240±5×~420;[0064] 第二火:□240±5×~420拔长至150±5×250±5×~640;[0065] 第三火:150±5×250±5×~640拔长至100±5×255±5×~935(含鼓肚)并按图2所示拔长;[0066] 第四火:弯曲至图3所示。[0067] 步骤四:采用步骤二所述胎模对锻坯进行胎模锻造[0068] a)加热规范:将坯料加热到900℃,第一火次加热按80min,后续按照坯料保温系数:冷料0.8min/mm,热料0.5min/mm进行计算;[0069] b)锻造:将锻坯放置于胎模中,锻造设备进行压制,第一火次欠压50mm,第二火次欠压≤5mm。[0070] 步骤五:采用专用样板进行尺寸比对[0071] 利用专用卡板和锻件进行比对,检查锻件尺寸能否覆盖卡板,完全覆盖样板,锻造完成,卡板的尺寸等于零件外廓尺寸。[0072] 最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可以轻易想到各种等效的修改或者替换,这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区:陕西

专利申请日期:2021-12-06

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114160726B

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