一種鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬制備成形技術領域，涉及一種等溫成形條件下，鋁合金熱鐓擠復合體積成形模具及方法，特別適合具有大截面比、且一端為異形形狀的鋁合金鍛件的制坯成形。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)具有異形端頭部的中、小長軸類鍛件的制坯方法往往采用先擠出桿部、后鐓粗頭部的兩工序、普通鍛造成形方法，每步成形工序都需要設計專門的模具，坯料要經過兩次加熱并且兩工序之間跟隨多道輔助工序，比如:打磨、吹砂、腐蝕、清洗等等。傳統(tǒng)的成形方式一方面增加了生產周期與成本，并且先成形的坯料桿部在隨后的鐓頭工序中不再參與塑性變形，而完全處于空燒狀態(tài)，極易造成晶粒長大；另外，普通鍛操作過程難以穩(wěn)定控制毛坯的實際成形溫度，常造成鍛件溫度波動過大，以上因素均會惡化鍛件的冶金質量及力學性能。
[0003]傳統(tǒng)擠壓模具的成形型腔往往采用組合設計的方式，擠壓件的端頭部與桿部分別由不同模具部件成形，由于兩部分型腔轉接處無法實現自然、平滑過渡，常導致擠壓件轉接過渡區(qū)的幾何尺寸與表面質量較差。
[0004]傳統(tǒng)擠壓模及鐓頭模在服役過程中，坯料與模具表面間的粘著容易引起型腔部件上下竄動，影響生產，甚至損壞模具。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現有技術存在的問題和缺陷，提供一種鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具及方法。
[0006]本發(fā)明所提出的等溫成形方法可以減少人為操作因素所導致的坯料成形溫度波動，進而有效改善制品的成形質量、避免各種成形缺陷。通過合理的模具設計，實現一次完成異形端頭部的鐓粗成形及圓桿部位的擠出，具有成形工藝及模具結構簡單，材料利用率高，成形尺寸精度好，制件組織均勻，節(jié)省生產周期及成本等優(yōu)點。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案是:
[0008]—種鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具，包括上模和下模，所述下模包括頂桿9和模套8，所述模套8為下端圓周設有外凸肩的桶狀形，底端面開有中心孔，側壁上部沿圓周等分均布有多個螺紋通孔，自凸肩沿軸線的側壁上套裝有加熱器5，模套8內自下而上依次疊置開有中心通孔、截面為T型、下端穿出模套8中心孔的墊塊7，和設有與墊塊7同軸的上大下小階梯孔，且下端圓周設有外凸肩的型腔2，所述型腔2外圓上套裝有與之相配合的擠壓筒4，所述擠壓筒4的外圓壁上對應模套8螺紋孔位處設有一環(huán)形凹槽，其上端面上設有一盲孔，盲孔中安置有熱電偶3 ;所述頂桿9自下而上插配在墊塊7的中心孔中。
[0009]上述所述的擠壓筒4和墊塊7的端面上還各自分別設有用于吊裝的兩個螺紋孔。
[0010]上述所述的擠壓筒4和墊塊7的外圓與所述的模套8的內圓之間還設有單邊間隙，間隙值優(yōu)選為0.03-0.05_。
[0011]上述所述的環(huán)形凹槽的截面形狀為矩形。
[0012]上述所述的多個螺紋通孔的優(yōu)選數為3個，螺紋通孔還設有沉孔。
[0013]上述所述的上大下小階梯孔的上端設有倒角，大小孔之間轉接處設有圓弧過渡，下小孔端為喇叭形，角度優(yōu)選為2?3°。所述的上大下小階梯孔的上大孔為異形孔或非異形孔中的任一種，下小孔為圓孔。
[0014]上述所述的型腔2與擠壓筒4的配合為過盈配合。
[0015]上述所述的加熱器5由加熱電阻絲和保溫石棉材料構成。
[0016]上述所述的上模1、型腔2和擠壓筒4的材質為H13熱作模具鋼，熱處理硬度為HRC48-52，所述的墊塊7、模套8和頂桿9的材質為普通碳素結構鋼，硬度HRC30?40。
[0017]為達到上述目的，本發(fā)明解決技術問題所采用的另一技術方案是:
[0018]—種使用鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具鐓擠復合成形制件的方法，包括以下步驟:
[0019]1、將本發(fā)明的模具固定在壓力機工作臺上，頂桿9與壓力機頂出系統(tǒng)連接，根據設計要求調整頂桿9的頂出高度；將熱電偶3和加熱器5與外置的控溫系統(tǒng)相連，設定加熱器5溫度范圍為430°C?460°C ；
[0020]2、采用二硫化鉬潤滑劑潤滑型腔2的模腔部分與上模I的刃口部分，先將鋁合金棒料加熱至始鍛溫度范圍為430°C?460°C，按1.5分鐘/mm計算鋁合金棒料的保溫時間進行保溫，再將加熱后的鋁合金棒料放入模具的型腔2中，保溫I?2分鐘后，操控壓力機帶動上模I下行，鐓擠鋁合金棒料使其端頭部分達到設計高度尺寸后，操控上模I回程，完成鋁合金棒料的成形過程；
[0021]3、待上模I停在壓力機行程上位后，操控壓力機頂出系統(tǒng)驅動頂桿9，將成形制件從型腔2中頂出。
[0022]本發(fā)明的鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具及方法的優(yōu)點和有益效果:
[0023]1.本發(fā)明的模具結構簡單，功能優(yōu)良，由于采用了等溫成形方式減小了坯料的溫度波動，提高了其塑性變形能力，簡化了成形工序，降低了生產周期與成本，改善了制件的組織，提高了制件的尺寸精度與表面質量。
[0024]2.本發(fā)明由于坯料整體參與塑性變形，有助于改善制件的組織均勻性及力學性會K。
[0025]3.本發(fā)明的模具其模套內壁與內部組件之間采用一定的裝配精度，以保證整個工作部分的同軸度。
[0026]4.本發(fā)明的模具型腔部分由于采用了整體式設計，制件成形表面及尺寸完全受型腔約束與控制，保證了其尺寸精度與表面質量。
[0027]5.本發(fā)明的模具型腔與擠壓筒之間采用了適當過盈配合，使型腔建立起一定的預緊壓應力，該預緊力可部分抵消成形過程中的漲模力，顯著提高成形型腔的疲勞壽命與承載強度。
[0028]6.本發(fā)明的模具利用螺栓穿過模套側壁上的螺紋孔并嵌入擠壓筒的凹槽中，可防止擠壓筒與鑲塊在坯料鐓擠過程中的上下竄動。
[0029]7.本發(fā)明的模具模套內部各組件端面加工有螺紋孔，便于細長螺桿旋入，進而方式吊裝，便于部件取放。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的模具構造示意圖，
[0031]圖2為上模主視圖，
[0032]圖3為上模仰視圖，
[0033]圖4為型腔主剖視圖，
[0034]圖5為型腔俯視圖，
[0035]圖中，I 一上模，2—型腔，3—熱電偶，4一擠壓筒，5—加熱器，6—螺栓，7—墊塊，8—模套，9 一頂桿。
【具體實施方式】
[0036]為使本發(fā)明的目的和技術方案更加清楚，下面將結合附圖，對本發(fā)明的一種鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具及方法的技術方案作進一步的詳細說明。
[0037]如圖1至圖5所示，為本發(fā)明的一種鋁合金等溫熱鐓擠復合成形模具，包括上模和下模，所述下模包括頂桿9和模套8，所述模套8為下端圓周設有外凸肩的桶狀形，底端面開有中心孔，側壁上部沿圓周等分均布有3個帶沉孔的螺紋通孔，自凸肩沿軸向的側壁上套裝有由加熱電阻絲和保溫石棉材料構成的加熱器5，模套8