一种多段温锻线发明专利

专利名称：一种多段温锻线

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410484009.8

专利申请（专利权）人：广东韶铸精锻有限公司
权利人地址：广东省韶关市浈江区广东省韶铸集团有限公司厂区内精锻模具车间厂房

专利发明（设计）人：利义旭,杨耀祥,潘艳明,韩质敬

专利摘要：本发明涉及一种多段温锻线，属于温锻工艺的技术领域。本发明公开了多段温锻线的工艺如下：(1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；(2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；(3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。本发明采用的温锻工艺在锻造前，使用液压机对金属在温锻的温度下进行压制，使金属材料晶粒细化形成超细、均匀且没有方向性的晶粒组织，位错密度增加硬度得到提高。同时具有润滑剂抗氧化性、减少摩擦，起到保护金属材料的作用。

主权利要求：
1.一种多段温锻线的工艺，其特征在于，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：(1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；
所述润滑剂占金属材料质量的0.5‑0.8%；
所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐20‑25份、水性树脂60‑70份、聚合物10‑13份；
所述无机盐由质量比为1:1:1的硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为丙烯酸树脂、苯乙烯‑丙烯酸树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂其中一种，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺；
(2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；
(3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。
2.根据权利要求1所述的一种多段温锻线的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中金属材料为碳钢或合金钢。
3.根据权利要求1所述的一种多段温锻线的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中加热的温度为680‑700℃，所述液压机的压力为200‑250MPa。
4.根据权利要求1所述的一种多段温锻线的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中锻造的温度为750‑900℃。
5.根据权利要求1所述的一种多段温锻线的工艺，其特征在于，所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为700‑750℃、15‑25min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为90‑120min。
6.一种如权利要求1‑5任一项所述的多段温锻线的工艺的应用，其特征在于，所述多段温锻线的工艺应用于轴承、汽车零部件的制造。 说明书 : 一种多段温锻线技术领域[0001] 本发明属于温锻工艺的技术领域，涉及一种多段温锻线。背景技术[0002] 通常将再结晶温度以下且高于常温的锻造称作为温锻。采用温锻工艺成形的零件质量好、精度高、且节约材料，近年来已获得广泛应用。采用温锻工艺的目的是获得高质量精密锻件的同时又不需要冷锻一样大的成形力。温锻工艺的应用也与锻件材料、锻件大小、锻件复杂程度有密切的关系。与热锻成形相比，温锻成形件表面不会发生强烈氧化作用，表面质量好，尺寸公差小，甚至可直接成形零件的工作表面，不需要后续机加工。与冷锻成形相比，冷锻成形虽然可以获得更高的表面质量和尺寸精度，但冷锻成形对变形材料及零件形状的要求比较严格。[0003] 温锻该工艺中润滑剂是其技术关键之一。因在此温度范围，冷挤压适用的是先在金属表面生成磷酸盐涂层，随后与硬酯酸钠反应生成的金属皂润滑剂层，在200℃以上分解，润滑效果变劣。磷酸锌涂层在300℃以上也开始分解失效。而冷挤压不锈钢时应用的草酸盐涂层在150℃以上即氧化成氧化铁和二氧化碳。所以温锻工艺的发展可以说在一定程度上取决于寻找一些在这样温度范围内有效的润滑剂。发明内容[0004] 本发明涉及一种多段温锻线，属于温锻工艺的技术领域。本发明公开了多段温锻线的工艺如下：(1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；(2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；(3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。本发明采用的温锻工艺在锻造前，使用液压机对金属在温锻的温度下进行压制，使金属材料晶粒细化形成超细、均匀且没有方向性的晶粒组织，位错密度增加硬度得到提高。同时具有润滑剂抗氧化性、减小摩擦，起到保护金属材料的作用。[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：[0006] 一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0007] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0008] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0009] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0010] 进一步地，所述步骤(1)中金属材料为碳钢或合金钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.5‑0.8％。[0011] 进一步地，所述步骤(1)中加热的温度为680‑700℃，所述液压机的压力为200‑250MPa。[0012] 进一步地，所述步骤(2)中锻造的温度为750‑900℃。[0013] 进一步地，所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为700‑750℃、15‑25min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为90‑120min。[0014] 进一步地，所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐20‑25份、水性树脂60‑70份、聚合物10‑13份。[0015] 进一步地，所述无机盐由质量比为1:1:1的硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为丙烯酸树脂、苯乙烯－丙烯酸树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂其中一种，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0016] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承、汽车零部件的制造。[0017] 本发明的有益效果：[0018] 1.温锻工艺在锻造前，使用液压机对金属在温锻的温度下进行压制，使金属材料晶粒细化形成超细、均匀且没有方向性的晶粒组织，位错密度增加硬度得到提高。完成锻造保温一段时间，在时间范围内冷却去除应力，保证硬度较小下降的同时，防止了金属产品的易脆性。[0019] 2.硼酸钠可以形成一种类似于玻璃般的润滑膜，有助于降低摩擦系数，磷酸三钙可以提高表面间的润滑效果，并且具有较强的润滑性能，硫酸钠则能够降低表面的粘附力，进一步减少摩擦。在润滑剂中三者相互补充，共同形成一种更加稳定和有效的润滑膜，从而提高润滑效果和耐磨性。具体实施方式[0020] 为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。[0021] 实施例1[0022] 一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0023] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0024] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0025] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0026] 所述步骤(1)中金属材料为合金钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.5％。[0027] 所述步骤(1)中加热的温度为680℃，所述液压机的压力为200MPa。[0028] 所述步骤(2)中锻造的温度为750℃。[0029] 所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为700℃、15min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为90min。[0030] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐20份、水性树脂60份、聚合物10份。[0031] 所述无机盐由质量比为1:1:1的硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为丙烯酸树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0032] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0033] 实施例2[0034] 一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0035] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0036] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0037] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0038] 所述步骤(1)中金属材料为碳钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.6％。[0039] 所述步骤(1)中加热的温度为690℃，所述液压机的压力为220MPa。[0040] 所述步骤(2)中锻造的温度为800℃。[0041] 所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为720℃、20min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为110min。[0042] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐22份、水性树脂65份、聚合物12份。[0043] 所述无机盐由质量比为1:1:1的硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为苯乙烯－丙烯酸树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0044] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0045] 实施例3[0046] 一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0047] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0048] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0049] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0050] 所述步骤(1)中金属材料为碳钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.8％。[0051] 所述步骤(1)中加热的温度为700℃，所述液压机的压力为250MPa。[0052] 所述步骤(2)中锻造的温度为900℃。[0053] 所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为750℃、25min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为120min。[0054] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐25份、水性树脂70份、聚合物13份。[0055] 所述无机盐由质量比为1:1:1的硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为聚氨基甲酸乙酯树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0056] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0057] 对比例1[0058] 在实施例2的基础上，一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0059] (1)将金属材料放进模腔中进行锻造；[0060] (2)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0061] 所述步骤(1)中锻造的温度为800℃。[0062] 所述步骤(2)中保温的温度和时间分别为720℃、20min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为110min。[0063] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐22份、水性树脂65份、聚合物12份。[0064] 所述无机盐由质量比为1:1:1的硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为苯乙烯－丙烯酸树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0065] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0066] 对比例2[0067] 在实施例2的基础上，完成锻造的金属材料，在60min时冷却至常温，其他条件与实施例一致。[0068] 对比例3[0069] 在实施例2的基础上，完成锻造的金属材料，冷却至常温的时间为140min，其他条件与实施例一致。[0070] 对比例4[0071] 在实施例2的基础上，一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0072] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0073] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0074] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0075] 所述步骤(1)中金属材料为碳钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.6％。[0076] 所述步骤(1)中加热的温度为690℃，所述液压机的压力为220MPa。[0077] 所述步骤(2)中锻造的温度为800℃。[0078] 所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为720℃、20min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为110min。[0079] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐22份、水性树脂65份、聚合物12份。[0080] 所述无机盐由质量比为1:1磷酸三钙和硫酸钠组成，所述水性树脂为苯乙烯－丙烯酸树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0081] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0082] 对比例5[0083] 在实施例2的基础上，一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0084] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0085] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0086] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0087] 所述步骤(1)中金属材料为碳钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.6％。[0088] 所述步骤(1)中加热的温度为690℃，所述液压机的压力为220MPa。[0089] 所述步骤(2)中锻造的温度为800℃。[0090] 所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为720℃、20min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为110min。[0091] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐22份、水性树脂65份、聚合物12份。[0092] 所述无机盐由质量比为1:1的硼酸钠和硫酸钠组成，所述水性树脂为苯乙烯－丙烯酸树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0093] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0094] 对比例6[0095] 在实施例2的基础上，一种多段温锻线，所述多段温锻线的工艺包括以下步骤：[0096] (1)将方块状金属材料的表面涂上润滑剂并加热，使用液压机对其进行压制，当压制面的厚度变成原来的一半时，停止压制并换面继续压制，每一面完成两次压制即可进行锻造；[0097] (2)压制好的金属材料放进模腔中进行锻造；[0098] (3)将锻造完成的金属材料进行保温，然后冷却去除应力获得金属产品。[0099] 所述步骤(1)中金属材料为碳钢，所述润滑剂占金属材料质量的0.6％。[0100] 所述步骤(1)中加热的温度为690℃，所述液压机的压力为220MPa。[0101] 所述步骤(2)中锻造的温度为800℃。[0102] 所述步骤(3)中保温的温度和时间分别为720℃、20min，所述冷却是指冷却至常温，冷却至常温的使用时间为110min。[0103] 所述润滑剂由以下重量份原料组成：无机盐22份、水性树脂65份、聚合物12份。[0104] 所述无机盐由质量比为1:1的硼酸钠、磷酸三钙组成，所述水性树脂为苯乙烯－丙烯酸树脂，所述聚合物为聚酰胺酰亚胺。[0105] 一种多段温锻线的工艺应用，所述多段温锻线的工艺应用于轴承的制造。[0106] 性能测试[0107] 1.错位密度测试：将实施例1‑3和对比例1所制造的轴承分别从中间切开得到尺寸为12mm×12mm×6mm的试样，对试样两个12mm×12mm的面使用从粗到细的砂纸进行水磨至两面平行且光滑，使用型号为S8‑TIGER的X射线衍射仪对试样进行测试，测试数据导入Origin软件得出错位密度；[0108] 拉伸性能测试：实施例1‑3和对比例2‑3的试样按照国标GB/T238.1‑2010测试抗拉强度和伸长率，另外使用HVS‑1000的维氏硬度计对试样进行硬度测试。[0109] 2.摩擦磨损测试：将实施例1‑3和对比例4‑6所制造的轴承分别切成12mm×12mm×4mm的试样，对试样两个12mm×12mm的面使用从粗到细的砂纸进行水磨至两面平行且光滑。在试样表面涂抹润滑剂使用HSR‑2M的往复摩擦磨损实验机上进行测试磨损率，磨损率计算公式如下：[0110][0111] 式中m0为磨损实验前试样的质量，m1为磨损实验后试样的质量，ρ为试样的密度，W为磨损实验的载荷，L为往复磨损的总长度。[0112] 以上测试结果如表1所示。[0113] 表1测试结果[0114][0115][0116] 从表1中的数据分析可以得出，实施例1‑3的错位密度大于对比例1，由于对比例1缺少压制步骤，晶粒得不到细化，硬度也较差于实施例；实施例1‑3的硬度、抗拉强度和伸长率三者综合分析，其综合性能优于对比例2‑3，对比例2冷却是时间小于实施例，快速冷却获得较大的硬度，但脆性增大即伸长率最低，对比例3冷却是时间大于实施例，其脆性最低，但金属材料的硬度大幅度下降；实施例1‑3的磨损率小于对比例4‑6，由于对比例4‑6的润滑剂硼酸钠、磷酸三钙和硫酸钠缺少其中一种，三者相互补充作用减弱，因此耐磨性和润滑性下降。[0117] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

专利地区：广东

专利申请日期：2024-04-22

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118341927B