一种复杂航空薄壁零件的等温锻造模具的制作方法
【专利摘要】一种复杂航空薄壁零件的等温锻造模具包括上垫板、上模座、上模套、上模、L型保温桶、下模座、下模套、下模、下保温桶、上加热棒和下加热棒。本装置设计的加热棒数量和布局，可以保证模具和锻坯的温度恒定，并且在锻造过程中锻坯的温度始终处于最佳锻造温度范围之内。本装置的L型保温桶，能够减少热量散失，从而保证低速模锻过程中模具的温度和锻坯的温度相同。该装置简单，通用性强。
【专利说明】一种复杂航空薄壁零件的等温锻造模具
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种复杂航空模锻件的等温锻造模具装置，特别是航空薄壁零件的等温锻造，属于热加工【技术领域】。
【背景技术】:
[0002]随着航空工业的迅速发展，构件日渐趋于大型整体化、薄壁轻量化、形状复杂化，而且要满足高性能和低成本的要求。高筋薄壁类大型复杂零件作为航天飞机的重要组成部分，其在航空工业中得到广泛应用。目前航天飞机正朝着高性能、高寿命方向发展，其对于高筋薄壁类大型复杂零件的性能要求也逐渐提高。然而高筋薄壁类大型复杂零件由于其结构复杂，使得成形过程中容易产生充填不完全、折叠等缺陷。另外，航空材料的成形温度范围窄，因此要求零件成形过程中温度保持恒定，这就对高筋薄壁类大型复杂零件的工艺设计尤其是模具装置设计提出了新的挑战。
[0003]目前对于这类复杂锻件，一般采用等温锻造的方法成形，即将锻坯和模具加热到相同的温度并保持不变的条件下低速锻造成形。等温锻造所需的时间长，为了保证锻造过程中锻坯和模具温度的恒定，这就要求等温锻造模具具有良好的加热和保温性能。目前对于模具加热的方式主要有感应加热和电阻加热两种。感应加热是由感应线圈产生交变磁场，然后在模具中产生感应电流，从而产生电阻热对模具进行加热。但是，感应加热装置投资大，其制造、使用和维护成本都很高。电阻加热分为非接触式电阻加热和接触式电阻加热。其中，非接触式电阻加热的热量是以辐射和对流的方式传递到模具表面，从而对模具进行加热。其加热效率低，模具温度不均匀，从而影响加热效果。另外，目前常用的等温锻造模具装置是将两个保温桶分别固定在压机上下横梁上，保温桶随着模具一起移动。当锻造结束时，上下保温桶闭合。但是，在锻造过程中，上下保温桶无法闭合，从而使得模具和锻坯与外部空气接触，造成热量损失，无法保证锻造过程中模具和锻坯处于恒定的温度。同时，由于在等温锻造过程中存在不可避免的热量损失导致锻坯的温度降低，使得锻坯的温度不能一直处于该材料的最佳锻造温度范围内，从而劣化材料的成形能力，无法成形出高品质的锻件。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是设计一种等温锻造模具装置，该装置可以保证等温锻造过程中模具和锻坯的温度保持恒定。
[0005]为解决上述问题，本发明提供的等温锻造模具装置由上模、下模、上模套、下模套、上保温桶、下保温桶、L型保温桶、上加热棒和下加热棒组成；所述上模通过压块和螺栓固定在上模套中；所述上模套通过螺栓连接在上模座中；所述下模放置于下模套内；所述下模套通过压块和螺栓固定于下模座内；所述模套和模座之间放置硅酸铝纤维隔热板；所述上保温桶通过螺栓与上模座连接；所述L型保温桶通过螺栓与上保温桶连接；所述下保温桶固定放置于下模座外侧；所述上加热棒放置于上模套的加热槽内；所述下加热棒放置于下模套的加热槽内。
[0006]所述上加热棒放置在上模套加热槽内，且加热棒间距在68_73mm之间。
[0007]所述下模套内表面分为A、B和C三面，其中A面为宽度方向的两个侧壁面，B面为底面，C面为长度方向的两个侧壁面。
[0008]所述下加热棒放置在下模套加热槽内；其中下模套A面加热棒的间距在54_60mm之间；下模套B面加热棒的间距在54-60mm之间；下模套C面加热棒的间距在27_33mm之间。
[0009]加热槽位于上下模套的内表面；硅酸铝纤维隔热板放置于模套和模座之间；L型保温桶比上保温桶长，且其内径大于下保温桶外径。
[0010]本发明采用以上方案，具有以下优点:
[0011]本发明充分考虑到热量散失对锻造过程中模具和锻坯温度的影响，采用本发明设计的加热棒数量和布局，可以保证在锻造过程中，模具和锻坯能够得到快速均匀的补热，从而保证锻坯温度始终处于材料的最佳锻造温度范围之内。本发明的L型保温桶，能够减少锻造过程中热量的散失，保证锻造温度的恒定，从而满足复杂航空薄壁零件等温锻造成形的要求。
【专利附图】
【附图说明】:
[0012]图1本装置开模状态示意图；
[0013]图2本装置闭模状态示意图；
[0014]图3本装置开模状态下P-P截面视图；
[0015]图4本装置下模套三维结构图(一半)。
[0016]其中:1、上垫板，2、石棉板，3、上模座，4、长螺栓，5、上加热棒，6、L型保温桶，7、上保温桶，8、上硅酸铝纤维隔热板，9、上模套，10、压块，11、短螺栓，12、上模，13、下保温桶，14、下加热棒，15、下模，16、下模套，17、下硅酸铝纤维隔热板，18、下模座。
【具体实施方式】:
[0017]下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0018]图1-4是一种复杂航空环形薄壁零件的等温锻造模具装置。如图1所示，上模12边缘位置加工台阶，通过压块10和螺栓11与上模套9连接，压块10与上模12的台阶平齐；上模套9内表面加工六个平行的矩形加热槽，且加热槽间距为70mm ;上模套9通过压块10和螺栓11与上模座3连接，压块10与上模座3的台阶平齐；上模套9与上模座3之间放置硅酸铝纤维隔热板8，减少上模套9热量散失；上模座3外形为圆柱形；上保温桶7通过螺栓4与上模座3连接，从而能够使上保温桶7可以随着上模12 —起移动；L型保温桶6倒置，通过螺栓4固定在上保温桶7上；上加热棒5放置在上模套9的加热槽内。
[0019]如图3和图4所示，下模套16为方形结构；下模套16内表面分为A、B和C三面，其中A面为宽度方向的两个侧壁面，B面为底面，C面为长度方向的两个侧壁面；下模套16内表面加工矩形加热槽；其中下模套A面加工八个平行的矩形加热槽，加热槽间距为56mm ；下模套B面加工六个平行的矩形加热槽，加热槽间距为56mm ;下模套C面加工十二个平行的矩形加热槽，加热槽间距为30mm ;下模套16通过压块10和螺栓11固定在下模座18内，压块10与下模座18台阶平齐；下模套16与下模座18之间放置硅酸铝纤维隔热板17，减少下模套16热量散失；加热棒14分别放置在下模套16的A、B和C面加热槽内；下保温桶13固定放置于下模座18外侧,减少热量向外界散失。
[0020]如图2所示，模具加热时，将上模12与下模15闭合，同时开启上加热棒5和下加热棒14对模具进行加热，上保温桶7和下保温桶13处于闭合状态，可以阻止热量散失，提高加热效率；锻造时，利用压机将上模12升起，放入加热好的锻坯，然后进行锻造成形，此时上保温桶7和下保温桶13虽然没有处于闭合状态，但是由于L型保温桶6比上保温桶7长，且内径大于下保温桶13的外径，从而可以保证模具和锻坯处于封闭环境中，减少热量散失，使得整个锻造过程中模具和锻坯的温度保持恒定。
[0021]本发明所述复杂航空薄壁零件的等温锻造模具装置，可以保证锻造过程中模具和锻坯温度的恒定，并且锻坯温度始终处于材料最佳锻造温度范围之内。
【权利要求】
1.一种复杂航空薄壁零件的等温锻造模具，其特征在于该装置由上模(12)、上模套(9)、下模(15)、下模套(16)、上保温桶(7)、下保温桶(13)、L型保温桶(6)、上加热棒(5)和下加热棒(14)组成； 所述上模(12)通过压块(10)和螺栓(11)固定在上模套(9)中，上模套(9)通过螺栓(11)连接在上模座(3)中，上模座(3)通过螺栓(4)与上垫块(1)连接； 所述上保温桶(7)通过螺栓(4)与上模座(3)连接； 所述L型保温桶(6)通过螺栓(4)与上保温桶(7)连接； 所述上加热棒(5)放置于上模套(9)的加热槽内； 所述下模(15)放置于下模套(16)内，下模套(16)通过压块(10)和螺栓(11)固定于下模座(18)内； 所述下模套(16)内表面分为A、B和C三面，其中A面为宽度方向的两个侧壁面，B面为底面，C面为长度方向的两个侧壁面； 所述下保温桶(13)固定放置于下模座(18)的外侧； 所述下加热棒(14)放置于下模套(16)的加热槽内。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于:在上保温桶(7)的外面设计了一个L型保温桶(6)，L型保温桶(6)的长度大于上保温桶(7)，且其内径大于下保温桶(13)的外径。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于:上加热棒的间距为68-73mm。
4.如权利要求1所述装置，其特征在于:下模套A面加热棒的间距为54-60mm。
5.如权利要求1所述装置，其特征在于:下模套B面加热棒的间距为54-60mm。
6.如权利要求1所述装置，其特征在于:下模套C面加热棒的间距为27-33mm。
7.如权 利要求1所述装置，其特征在于:加热槽位置分布在模套内表面。
8.如权利要求1所述装置，其特征在于:模套与模座之间放置硅酸铝纤维隔热板。
【文档编号】B21J13/02GK103990755SQ201410252403
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】蔺永诚, 吴先洋, 陈小敏, 周密 申请人:中南大学