專利名稱：一種枝丫類零件的成形方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種中大型鋁、鎂合金枝丫類零件的成形方法。
背景技術：
隨著裝備輕量化要求日益突出，以高強鋁合金、鎂合金為代表的輕質材料成為結構減重的首選材料，各種鋁帶鋼、鎂代鋁成形加工的產品越來越多，一定程度上滿足了裝備
發(fā)展需要。高強鋁合金、鎂合金材料成形溫度范圍窄，對坯料加熱控制和成形工藝要求很高， 特別是中大型鋁、鎂合金零件的成形，存在設備噸位不足、成形難度大、組織性能控制差等突出問題，制約了鋁、鎂合金在中大型、復雜零件中的應用。一些鋁合金枝丫類零件外徑尺寸達C 390mm,鎂合金枝丫類零件外徑尺寸達C 400mm，且存在六瓣細長的枝丫，采用一次整體成形時成形載荷高，需要引進高噸位的壓機進行生產，投資大、成本高；采用棒料整體強韌化熱處理后進行機械加工，存在材料浪費嚴重、成本高、產品性能差等制約性問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種設備投入少、材料利用率高的枝丫類零件的成形方法。為了實現(xiàn)上述目的，采用以下技術方案
一種枝丫類零件的成形方法，包括下料、中間處理和強韌化熱處理三個環(huán)節(jié)，其特征在于所述中間處理環(huán)節(jié)包括如下步驟
車粗晶環(huán)步驟將擠壓棒材的表面進行車削處理；
一級等溫成形步驟采用三瓣分體組合凸模對設置在一級等溫成形模具中的坯料進行反擠壓；其中三瓣分體組合凸模由三個呈120°的凸模組成，一級等溫成形模具包括凹模， 凹模的下方依次設置有下墊板和下模板，設置于下模板的外沿的加熱保溫裝置將凹模包圍，頂桿穿過下墊板和下模板可以與坯料相接觸；對三瓣分體組合凸模和凹模涂覆潤滑劑； 然后將加熱保溫后的坯料放入凹模型腔，在三瓣分體組合凸模下行與坯料接觸過程中，坯料發(fā)生塑性變形；當變形終了時，采用頂桿頂出坯料；
一次車底連皮步驟將一級等溫成形后的坯料連皮完全加工掉； 二級等溫成形步驟采用三瓣分體組合凸模對設置在二級等溫成形模具中的坯料進行反擠壓；其中二級等溫成形模具由一級等溫成形模具和放置在一級等溫成形模具內的與三瓣分體組合凸模形狀相同的三瓣分體組合鑲塊組成；對三瓣分體組合凸模和凹模涂覆潤滑劑；然后將加熱保溫后的坯料放入凹模型腔，同時保證坯料的三瓣通孔與三瓣分體組合鑲塊的形位位置一致；三瓣分體組合鑲塊與三瓣分體組合凸模交錯60°設置，在三瓣分體組合凸模下行與坯料接觸過程中，坯料發(fā)生塑性變形；當變形終了時，采用頂桿頂出坯料； 二次車底連皮步驟將二級等溫成形后的工件連皮完全加工掉。
所述一級等溫成形和二級等溫成形時，反擠壓速度為5 15mm/s，潤滑劑為水基石墨潤滑劑，凹模加熱溫度比坯料加熱溫度低3(T50°C。為防止坯料晶粒長大，所述二級等溫成形時，坯料加熱溫度比一級等溫成形時低 10°C。本發(fā)明減少了大噸位設備的投入，提高了材料利用率，同時通過對原材料組織、等溫成形參數(shù)、熱處理參數(shù)的控制，滿足了零件尺寸和性能指標。


圖1為一級等溫成形步驟后零件的示意圖； 圖2為一次車底連皮步驟后零件的示意圖3為二級等溫成形步驟后零件的示意圖； 圖4為二次車底連皮步驟后零件的示意圖； 圖5為一級等溫成形模具的示意圖； 圖6為二級等溫成形步驟中模具的示意圖； 圖7為圖5中件1的俯視圖。圖中，件1為三瓣分體組合凸模，件2為凹模，件3為墊板，件4為下模板，件5為頂桿，件6為加熱保溫裝置，件7為坯料，件8為三瓣分體組合鑲塊。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細說明，但并不是對本發(fā)明作任何限定。如圖1至圖4所示，一種枝丫類零件的成形方法，包括下料一車粗晶環(huán)一一級等溫成形一一次車底連皮一二級等溫成形一二次車底連皮一強韌化熱處理六個步驟。車粗晶環(huán)工序，是將原擠壓棒材的表面進行車削處理，7A04鋁合金棒材車削量為 3^4mm, Mg-Gd-Y-Zr鎂合金棒材車削量為2 3mm。如圖5所示，一級等溫成形模具包括凹模2，凹模2的下方依次設置有下墊板3和下模板4，設置于下模板4的外沿的加熱保溫裝置6將凹模2包圍，頂桿5穿過下墊板3和下模板4可以與坯料相接觸。三瓣分體組合凸模1的外徑比凹模內徑單邊小0. 5 lmm。坯料放置在凹模2內，三瓣分體組合凸模1由上至下對坯料進行擠壓，成形前調節(jié)好上模行程和速度，保證反擠壓后連皮的厚度6 8mm ；采用加熱保溫裝置6對模具進行控溫，模具加熱溫度比坯料加熱溫度低3(T50°C ；對三瓣分體組合凸模1和凹模2涂覆水基石墨潤滑劑；然后將加熱保溫后的坯料7放入凹模2型腔，在三瓣分體組合凸模1下行與坯料 7接觸過程中，坯料7發(fā)生塑性變形；當變形終了時，采用頂桿5頂出坯料。一級等溫成形時，對于7A04鋁合金，坯料加熱溫度為40(T420°C，保溫時間為3 3. 5h ；對于Mg-GdUr鎂合金，坯料加熱溫度為38(T400°C，保溫時間為1. 5 2h。一次車底連皮步驟，是將一級等溫成形后的坯料連皮完全加工掉。如圖6和圖7所示，二級等溫成形步驟中模具，與一級等溫成形步驟中模具不同的是，凹模2中設置有與三瓣分體組合凸模1形狀相同的三瓣分體組合鑲塊8，三瓣分體組合鑲塊8與三瓣分體組合凸模1呈60°交叉設置，坯料被三瓣分體組合鑲塊8固定在模具
4中。成形前調節(jié)好上模行程和速度，保證反擠壓連皮厚度6 8mm ；采用加熱保溫裝置對模具進行控溫，模具加熱溫度比坯料加熱溫度低3(T50°C ；對三瓣分體組合凸模1和凹模2涂覆水基石墨潤滑劑；然后將加熱保溫后的坯料7放入凹模2型腔，同時保證坯料7的三瓣通孔與三瓣分體組合鑲塊8的形位位置一致；在三瓣分體組合凸模3下行與坯料7接觸過程中， 坯料7發(fā)生塑性變形；當變形終了時，采用頂桿5頂出坯料。二級等溫成形時，為防止坯料晶粒長大，坯料加熱溫度比一級等溫成形時低10°C。二次車底連皮步驟，是將二級等溫成形后的坯料連皮完全加工掉。強韌化熱處理工序，對于7A04鋁合金，采用T6強韌化熱處理工藝，即 470 0C X 3h+140 0C X 16h (在470 °C環(huán)境下保溫3小時，在140 °C環(huán)境下保溫16小時)， Rm (抗壓強度)，達到570MPa以上；對于Mg-GdUr鎂合金，采用T5強韌化熱處理工藝 2200C X20h, Rm 達到 440MPa 以上。本發(fā)明有效解決了中大型鋁、鎂合金枝丫類零件成形難度大、設備噸位不足等制約性問題，工藝簡單，成形的枝丫類零件機械性能好、表面質量高。
權利要求
1.一種枝丫類零件的成形方法，包括下料、中間處理和強韌化熱處理三個環(huán)節(jié)，其特征在于所述中間處理環(huán)節(jié)包括如下步驟車粗晶環(huán)步驟將擠壓棒材的表面進行車削處理；一級等溫成形步驟采用三瓣分體組合凸模(1)對設置在一級等溫成形模具中的坯料進行反擠壓；其中三瓣分體組合凸模(1)由三個呈120°的凸模組成，一級等溫成形模具包括凹模(2)，凹模(2)的下方依次設置有下墊板(3)和下模板(4)，設置于下模板(4)的外沿的加熱保溫裝置(6)將凹模(2)包圍，頂桿(5)穿過下墊板(3)和下模板(4)可以與坯料相接觸；對三瓣分體組合凸模(1)和凹模(2)涂覆潤滑劑；然后將加熱保溫后的坯料(7)放入凹模(2)型腔，在三瓣分體組合凸模(1)下行與坯料(7)接觸過程中，坯料(7)發(fā)生塑性變形；當變形終了時，采用頂桿(5)頂出坯料；一次車底連皮步驟將一級等溫成形后的坯料連皮完全加工掉；二級等溫成形步驟采用三瓣分體組合凸模(1)對設置在二級等溫成形模具中的坯料進行反擠壓；其中二級等溫成形模具由一級等溫成形模具和放置在一級等溫成形模具內的與三瓣分體組合凸模(1)形狀相同的三瓣分體組合鑲塊(8)組成；對三瓣分體組合凸模(1) 和凹模(2)涂覆潤滑劑；然后將加熱保溫后的坯料(7)放入凹模(2)型腔，同時保證坯料(7) 的三瓣通孔與三瓣分體組合鑲塊(8)的形位位置一致；三瓣分體組合鑲塊(8)與三瓣分體組合凸模(1)交錯60°設置，在三瓣分體組合凸模(3)下行與坯料(7)接觸過程中，坯料(7) 發(fā)生塑性變形；當變形終了時，采用頂桿(5)頂出坯料；二次車底連皮步驟將二級等溫成形后的工件連皮完全加工掉。
2.如權利要求1所述的枝丫類零件的成形方法，其特征在于所述一級等溫成形和二級等溫成形時，反擠壓速度為5 15mm/s，潤滑劑為水基石墨潤滑劑，凹模加熱溫度比坯料加熱溫度低3(T50°C。
3.如權利要求2所述的枝丫類零件的成形方法，其特征在于所述二級等溫成形時，坯料加熱溫度比一級等溫成形時低10°c。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種枝丫類零件的成形方法，包括下料→車粗晶環(huán)→一級等溫成形→一次車底連皮→二級等溫成形→二次車底連皮→強韌化熱處理工序，適合于高強鋁合金、鎂合金中大型枝丫類零件的成形。其特征在于所述一級等溫成形采用三瓣分體組合凸模，成形前坯料要進行車粗晶環(huán)處理，成形后坯料要進行一次車底連皮；所述二級等溫成形凹模型腔內設置了三瓣分體組合鑲塊，成形后坯料要進行二次車底連皮。本發(fā)明有效解決了中大型鋁、鎂合金枝丫類零件成形難度大、設備噸位不足等制約性問題，工藝簡單，成形的枝丫類零件機械性能好、表面質量高。
文檔編號B21C25/02GK102303061SQ20111029725
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月29日
發(fā)明者李祖榮, 林軍, 趙軍, 趙祖德, 黃樹海 申請人:中國兵器工業(yè)第五九研究所