专利名称：一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法
技术领域：
本发明属于金属材料塑性成形加工领域，特别涉及一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法。
背景技术：
目前，基于轻合金喇叭形管件的成形方法主要是切削加工。切削加工的主要步骤:热处理棒料一下料一车端面一打中心孔一车外圆一车内孔一切断夹头。由于完全采用机加方法，制造周期较长、生产效率较低、原材料利用率低(5% )、成本较高、产品的性能较低且不均匀的缺点。随着经济的发展，从节省能源、降低材料消耗和保护环境的角度，采用新的生产工艺替代传统的机加工艺是一种迫切的市场需求，同时也可推广到其它金属材料喇叭形管件的制造。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法，该方法不仅能缩短轻合 金喇叭形管件制造周期、提高了生产效率，关键是大幅度提高了原材料的利用率，降低了生产过程的劳动强度和人工成本。本发明所采用的技术方案是:本发明解决工艺问题所采用的技术方案包括以下几个步骤:第一步:采用锯床切割棒料制备毛坯，保证切割端面平整；第二步:将放入毛坯低温炉加热，第三步:镦粗成形；第四步:将镦粗成形的坯件二次放入低温炉中加热，第五步:加热后放入轻合金喇叭形管件热挤压成形模具中热挤压直接成形；第六步:切削去掉喇叭管挤压件小端的顶端连皮，加工内外表面达到产品图纸尺寸。所述的第二步，低温炉加热到温450°C后保温50mins，再将毛坯出炉镦粗。所述的第五步，热挤压成形温度选择为460°C，轻合金喇叭形管件热挤压成形模具的温度为220°C _240°C，挤压力为2400KN，挤压速度为12mm/s。所述的第五步细化为，利用螺栓、压板将热挤压成形模具固定在压力机上，用模具加热炉将热挤压成形模具预热到220°C左右，在凹模和凸模表面喷涂上油基石墨润滑剂，将卸料板转开，夹钳把毛坯放入凹模3后，旋转回卸料板于凹模正上方，压力机下行，热挤凸模、凹模对毛坯、加载，使其正向流动成形，成形完成后，压力机滑块带动热挤凸模、回程，卸料板把挤压件从热挤凸模撸下来，留在凹模内，将卸料板转开，通过顶杆将挤压件顶出。本发明的有益效果:1.现有的轻合金喇叭形管件目前普遍采用冲压拉伸的方法制造，产品结构的整体抗压性能较低，采用本案热挤压成形工艺制造轻合金喇叭形管件整体抗压性能提高一倍，两者工艺比较生产效率一样，成本一样，都具有比机加工艺节能、节材的优点。2.采用本案热挤压成形工艺制造轻合金喇叭形管件在国内尚无先例。该工艺技术先进、化繁为简，属于原创性和探索性研究。研究成果也可广泛应用于黑色金属喇叭形管件产品的批量制造。3.实现了轻合金材料喇叭管的热挤压成形，制定了完善的挤压成形工艺规程，为轻合金喇叭形管件的批量制造提供了一条合理、经济高效的方法。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。图1是本发明的工艺流程图；图2是缴粗模具示意图； 图3是缴粗毛还不意图；图4是热挤压模具装配图；图5是热挤压模具的封闭式卸料板示意图；图6是热挤压模具的开口式卸料板示意图；图7是热挤压模具放件、取件过程中旋转开卸料板转开示意
图8是热挤压模具挤压过程中旋转回卸料闭合示意图。1-上模板；2_导套压板；3-导套；4_上垫板；5_上固定板；6_热挤凸模；9-导柱；11-开口式卸料板；12_行程限位套；13_凹模；14_应力圈；15_顶杆；16_下支板；17_导柱压板；18_通孔；19_下模板；20_螺钉；21_销轴；22_螺钉；23_螺栓；24_弹簧；25_封闭式卸料板；模腔开口 131 ;圆形通行口 251 ;轴孔252 ;缺口 253 ；半弧形开口 111 ;轴孔112 ;缺口 113 ;挤压件101。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明进一步说明。本发明的工作原理:根据轻合金喇叭形管件的圆形轴对称的结构特点，制定出适合于热挤压成形工艺的轻合金喇叭形管件的挤压件图，给出各道次毛坯图和镦粗、热挤压成形模具结构图。参见图4所示，一种轻合金喇叭形管件热挤压成形模具，主要包括上模板1、热挤凸模6、导套3、导柱9、卸料板、弹簧24、行程限位套12、凹模13、应力圈14、顶杆15、下模板19 ;所述的热挤凸模6先通过上固定板5固定上垫板4上、上垫板4再螺钉22固定在上模板上，导套3亦先固定在导套压板2上，再通过螺钉固定在上模板上位于热挤凸模6的旁边；凹模13置于应力圈14内共同固定在下支板16上，下支板16再固定在下模板19上，在下支板16、下模板19上设有的通孔18，通孔18与凹模13的模腔底部贯通，顶杆15活动置于通孔18中；所述的导柱9的下端套置有行程限位套12，导柱9的下端与行程限位套12 —起通过导柱压板17固定在下模板19上，导柱9与固定在上模板上I的导套3的位置相对应。参见图4、图5、图6所示，卸料板包括封闭式卸料板25和开口式卸料板11 ;所述的封闭式卸料板25的中部设有热挤凸模6穿过的封闭圆形通行口 251，所述的封闭圆形通行口 251的口径小于凹模13的上部模腔开口 131的口径，在卸料板25的封闭圆形通行口251两侧分别设有一轴孔252、一缺口 253，一螺栓23穿过封闭式卸料板25的轴孔252，将封闭式卸料板25活动固定在应力圈14上方，所述的封闭圆形通行口 251与凹模13的上部模腔开口 131正对应，一销轴21亦固定在固定在应力圈14上方与封闭式卸料板25的缺口253相对应，封闭式卸料板25以螺栓23为轴来回转动，使缺口 253卡入销轴21或退出销轴21，所述的弹簧24分别套置在螺栓23和销轴21上位于封闭式卸料板25的下方。参见图4、图6所示，所述的开口式卸料板11的中部设有热挤凸模6穿过的半弧形开口 111 (即通行口)，所述的半弧形开口 111的口径小于凹模13的上部模腔开口 131的口径，在开口式卸料板11的半弧形开口 111两侧分别设有一轴孔112、一缺口 113，一螺栓23穿过开口式卸料板11的轴孔112，将开口式卸料板11活动固定在应力圈14上方，所述的半弧形开口 111与凹模13的上部模腔开口 131正对应，一销轴21亦固定在固定在应力圈14上方与开口式卸料板11的缺口 113相对应，开口式卸料板11以螺栓23为轴来回转动，使缺口 113卡入销轴21或退出销轴21，所述的弹簧24分别套置在螺栓23和销轴21上位于开口式卸料板11的下方。参见图1、图2、图3所示，本发明的轻合金喇叭形管件的热挤压成形方法包括:第一步:锯切下料,采用普通锯床,锯切精度保证± I,锯切端面质量不做要求,为提高挤压件成形的稳定性，减小挤压件的壁厚差，选用大直径棒材做毛坯10 ；第二步:将毛坯10放入低温炉加热，随炉加热，到温450°C后保温50mins，出炉镦粗；采用30-50kw低温电阻炉，为保证每炉加热件从第一件到最后一件在生产过程中时间间隔最短，避免晶粒因为加热时间过长而长大，采用多抽屉式分别加热的低温电阻炉，每个抽屉放置毛坯20件，每炉安置4个抽屉，每炉80件，满足班产量即可；避免取件时其余散热以及操作者受热烘烤，改善劳动条件；第三步:镦粗，细 化晶粒，改善锯切端面不平行、粗糙缺陷、调节终成形时上端流动成形快、下端流动成形慢的状态，镦粗模具见图2，镦粗毛坯见图3，毛坯10制备的好坏不仅会影响挤压件的成形质量，还会影响热挤压成形模具的使用寿命，镦粗工序可以保证毛坯端面质量达到挤压要求；第四步:低温炉二次加热，把上道次镦粗毛坯10放入低频炉内加热到460°C，保温50mins ；第五步:热挤压成形，利用螺栓、压板将热挤压成形模具固定在压力机上，用模具加热炉将热挤压成形模具预热到220°C左右，在凹模13和凸模6表面喷涂上油基石墨润滑齐U，将卸料板11转开(图7所示)，缺口 253(113)退出销轴21的卡制，夹钳把毛坯10放入凹模13后，旋转回卸料板11于凹模13正上方(图8所示)，缺口 253(113)卡入销轴21 ；压力机下行，热挤凸模6、凹模13对毛坯10加载，使其正向流动成形，成形完成后，压力机滑块带动热挤凸模6回程，卸料板把挤压件101从热挤凸模6撸下来，留在凹模13内，将卸料板转开，通过顶杆15将挤压件101顶出，在挤压过程中，坯料的温度、挤压力、挤压速度、和热挤压成形模具的温度对挤压成形质量的影响很大。毛坯10的温度太高，坯料组织过热，挤压后表面裂纹；温度过低，坯料的变形抗力增大，压力机的载荷、模具的磨损加大。综合实验结果考虑，轻合金喇叭形管件的挤压成形坯料温度选择为460°C。热挤压成形模具的温度理论上是和坯料的温度一致，但由于本热挤压成形模具的设计是利用导柱9、导套3来进行上模板1、下模板19的定位，因此热挤压成形模具温度不能过高，温度为220°C。压力机选取普通万能液压机500吨，挤压力选择为2700KN，挤压速度选择为10mm/s。 本发明提供了轻合金喇叭形管件挤压成形的方法，该方法不仅能缩短轻合金喇叭形管件制造周期、提高了生产效率，关键是大幅度提高了原材料的利用率(25% )，降低了生产过程的劳动强度和人工成本，按照年产量5万件计算，年节省材料费200万元；项目组对试制出的喇叭管进行了抽样检测，检测结果表明，产品外形尺寸壁厚差小于0.3，硬度、机械性能均符合图纸设计要求，探伤测试，未发现裂纹、折叠缺陷；产品生产过程变形均匀，纤维一致性优良，极大的提高了·产品的性能(提高10% )。
权利要求
1.一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法，其特征在于: 第一步:采用锯床切割棒料制备毛坯，保证切割端面平整； 第二步:将放入毛坯低温炉加热； 第三步:镦粗成形； 第四步:将镦粗成形的坯件二次放入低温炉中加热； 第五步:加热后放入轻合金喇叭形管件热挤压成形模具中热挤压直接成形； 第六步:切削去掉喇叭管挤压件小端的顶端连皮，加工内外表面达到产品图纸尺寸。
2.如权利要求1所述的一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法，其特征在于:所述的第二步低温炉加热到温4 50°C后保温50mins，再将毛坯出炉镦粗。
3.如权利要求1所述的一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法，其特征在于:所述的第五步热挤压成形温度选择为460°C，轻合金喇叭形管件热挤压成形模具的温度为2200C _240°C，挤压力为2400KN，挤压速度为12mm/s。
4.如权利要求1所述的一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法，其特征在于:所述的第五步细化为利用螺栓、压板将热挤压成形模具固定在压力机上，用模具加热炉将热挤压成形模具预热到220°C左右，在凹模和凸模表面喷涂上油基石墨润滑剂，将卸料板转开，夹钳把毛坯放入凹模3后，旋转回卸料板于凹模正上方，压力机下行，热挤凸模、凹模对毛坯、加载，使其正向流动成形，成形完成后，压力机滑块带动热挤凸模、回程，卸料板把挤压件从热挤凸模撸下来，留在凹模内，将卸料板转开，通过顶杆将挤压件顶出。
全文摘要
本发明公开一种轻合金喇叭形管件热挤压成形方法，第一步采用锯床切割棒料制备毛坯，保证切割端面平整；第二步将放入毛坯低温炉加热；第三步镦粗成形；第四步将镦粗成形的坯件二次放入低温炉中加热；第五步加热后放入轻合金喇叭形管件热挤压成形模具中热挤压直接成形；第六步切削去掉喇叭管挤压件小端的顶端连皮，加工内外表面达到产品图纸尺寸。本方法不仅能缩短轻合金喇叭形管件制造周期、提高了生产效率，关键是大幅度提高了原材料的利用率，降低了生产过程的劳动强度和人工成本。
文档编号B21C23/08GK103230951SQ201310166568
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者张治民, 李国俊, 李旭斌, 薛勇, 张宝红, 郑伟龙 申请人:中北大学