大型轴颈类锻件锻造模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锻造技术领域，具体涉及一种大型轴颈类锻件锻造模具。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，大型轴颈类锻件的锻造通常采用自由锻方式或胎模锻方式生产。但是，采用这两种生产方式生产的锻件，材料利用率低，热处理淬透性差，金属流线基本被切断，组织力学性能和均匀性得不到保证。而且，这两种生产方式的工艺较为繁琐，生产效率较低。
[0003]因此，在大型轴颈类锻件实际的锻造过程中，传统的自由锻方式或胎模锻方式已难以满足锻造需求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种大型轴颈类锻件锻造模具，以解决现有技术中大型轴颈类锻件模具在锻造过程中存在的材料利用率低、金属流线被切断及组织力学性能差等问题。
[0005]本实用新型实施例提供一种大型轴颈类锻件锻造模具，包括相互匹配的上模和下模，所述上模安装在上垫板上，所述上模上部的侧壁拔模斜度为0°，所述上模下部为向下凸出的锥形凸台；所述下模包括位于上方的颈部成型模具和位于下方的轴部成型模具，所述颈部成型模具具有颈部型腔，所述颈部型腔与所述上模的形状相匹配，所述颈部型腔的侧壁拔模斜度为0°，所述轴部成型模具具有轴部型腔，所述轴部型腔的侧壁拔模斜度为
0.5° ;当所述上模与所述下模闭合后，所述上模、所述颈部成型模具及所述轴部成型模具相结合后形成的内部腔体形状与锻件的外部形状相同。
[0006]作为本实用新型的优选方式，所述凸台底部的凸圆角为R1mm。
[0007]作为本实用新型的优选方式，当所述上模与所述下模闭合后，所述上垫板的下端面与所述颈部成型模具的上端面之间的垂直距离为20mm。
[0008]作为本实用新型的优选方式，所述下模的下方设有下顶出杆，所述下顶出杆用于将锻造成型的锻件从所述下模中顶出。
[0009]本实用新型提供的大型轴颈类锻件锻造模具，具有较小的拔模斜度，生产出的锻件余量小，能够有效提高材料的利用率、保证锻件的金属流线的完整性以及提升锻件的组织力学性能，锻造时所需的压力也较小，有效缩短了锻件的锻造周期。
【附图说明】
[0010]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1为本实用新型实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具闭合后的剖面示意图；
[0012]图2为本实用新型实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具闭合前的结构示意图；
[0013]图3为本实用新型实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工出的锻件的结构示意图；
[0014]图4为本发明实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工出的锻件上部的金相组织结构图；
[0015]图5为本发明实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工出的锻件中部的金相组织结构图；
[0016]图6为本发明实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工出的锻件下部的金相组织结构图。
[0017]其中，1、上模，2、上垫板，3、颈部成型模具，4、轴部成型模具，5、轴部型腔，6、下顶出杆，7、凸台，8、颈部型腔；
[0018]H、上垫板的下端面与颈部成型模具的上端面之间的垂直距离，dl、上模上部的侧壁拔模斜度，d2、颈部型腔的侧壁拔模斜度，d3、轴部型腔的侧壁拔模斜度，R1、凸台底部的凸圆角。
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0020]图1为本实用新型实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具闭合后的剖面示意图，图2为本实用新型实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具闭合前的结构示意图。参照图1和图2所示，本实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具，一般用于大型轴颈类锻件的加工，包括相互匹配的上模I和下模，其中上模I安装在上垫板2上，下模包括位于上方的颈部成型模具3和位于下方的轴部成型模具4，颈部成型模具3和轴部成型模具4之间通过螺栓固定。当上模I与下模闭合后，上模1、颈部成型模具3及轴部成型模具4相结合后形成的内部腔体形状与锻件的外部形状相同。
[0021]具体地，本实施例中，上模上部的侧壁拔模斜度dl为0°，上模I下部为向下凸出的锥形凸台7 ;颈部成型模具3具有颈部型腔8，该颈部型腔8与上模I的形状相匹配，颈部型腔的侧壁拔模斜度d2为0°，轴部成型模具4具有轴部型腔5，轴部型腔的侧壁拔模斜度d3为0.5°。这样设置颈部型腔的侧壁拔模斜度d2和轴部型腔的侧壁拔模斜度d3，可使金属在上模I的挤压下，沿颈部型腔8和轴部型腔5流动时受到侧壁的摩擦阻力降到最小，而且这样生产出的锻件具有较小的拔模斜度，大幅降低了锻件余量，提高了材料利用率，也保证了锻件的金属流线的完整性。
[0022]本实施例中，凸台底部的凸圆角Rl为R1mm，从而使得该处锻件外侧的余量较大，内侧的余量较小，后期加工零件时较为方便；此外，还可以使金属在颈部型腔8和轴部型腔5中流动通畅，锻造所需的压力较小，这样金属表面不会出现撕裂等锻造缺陷。
[0023]本实施例中，当上模I与下模闭合后，上垫板的下端面与颈部成型模具的上端面之间的垂直距离H为20mm。随着锻造过程的进行，上垫板2的下端面会越来越接近颈部成型模具3的上端面，金属会沿着颈部型腔8和轴部型腔5向下移动，当上垫板的下端面与颈部成型模具的上端面之间的垂直距离H为20mm时，锻件即可成型。严格控制上垫板的下端面与颈部成型模具的上端面之间的垂直距离H，可保证锻件有良好的成型效果。
[0024]此外，本实施例中，下模的下方设有下顶出杆6，该下顶出杆6用于将锻造成型的锻件从下模，即从颈部成型模具3和轴部成型模具4中顶出。
[0025]利用本实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工TC4钛合金材质的大型轴颈类锻件时，先采用Φ 250mm的TC4钛合金棒料，按工艺截取600_的棒料，接着使用电阻炉预热，当炉温达到Te-35°C时将棒料放入电阻炉中加热，其中Te为处于该电热炉中时TC4钛合金的相变点。当炉温再次回升到Τρ-35°(:时保温200分钟，然后将加热好的棒料快速移出电阻炉，在31.5ΜΝ快锻机上对该棒料进行镦饼制坯，最后将该棒料处理成饼坯。
[0026]对该饼坯进行加工外圆面和内孔处理，其中外圆面包括饼坯的上下面和侧面，这样处理以使饼坯的直径比下模型腔的内径小5mm，同时需从加工后的饼坯的上下面方向进行探伤，加工外圆面和内孔是为了上模I在压制过程中进入颈部型腔8和轴部型腔5时进行导向。接着再次使用电阻炉预热，当炉温达到Tf1-35°C时将加工后的饼坯放入电阻炉中加热，当炉温回升到Te-35°C时保温220分钟，然后将加热好的加工后的饼坯快速移出电阻炉后置于预热后的大型轴颈类锻件锻造模具中，该锻造模具预热温度为250?350°C。该锻造模具中，在400MN模锻液压机上对该加工后的饼坯进行一火次锻造成型。此外，加工后的饼坯放入电阻炉前应喷涂防护润滑剂Ti6，该锻造模具采用水基石墨润滑。
[0027]整个锻造过程完成后，通过下顶出杆6，将锻件从颈部型腔8和轴部型腔5中顶出。一般情况下，锻件还需要进一步进行热处理，该过程一般分为均匀化和退火两个过程，其中均匀化过程具体为:加热炉升温到980°C ±6°C时，将锻件放入炉中保温150分钟，然后出炉放入水中进行冷却；退火过程具体为:加热炉升温到700°C ±6°C时，将锻件放入炉中保温240分钟，然后出炉在空气中自然冷却。
[0028]图3为本实用新型实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工出的锻件的结构示意图，图3中的虚线所示的为由该锻件进一步加工出的粗加工件，该锻件为利用上述具体锻造方法加工出的，其材质为TC4钛合金。参照图3所示，该锻件的流线良好，可防止在机加过程中金属流线被切断；该锻件的侧壁拔模斜度较小，锻件余量小，加工时材料利用率高；该锻件在模锻时的变形量大幅提高，显著提高了锻件的超声波探伤水平和组织力学性能及其均匀性。此外，利用本实施例提供的大型轴颈类锻件锻造模具加工该锻件时，其制造流程大大简化，显著缩短了生产周期。
[0029]图4、图5及图6分别为图3中所示的锻件上部、中部和下部的金相组织结构图，放大倍数为500倍。参照图4、图5及图6所示，锻件各部位的组织均为β转变组织基体上分布有一定量的等轴初生α相，初生α相的含量均在30%左右，为比较理想的显微组织，有较好的组织均匀性。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种大型轴颈类锻件锻造模具，包括相互匹配的上模和下模，所述上模安装在上垫板上，其特征在于，所述上模上部的侧壁拔模斜度为O。，所述上模下部为向下凸出的锥形凸台；所述下模包括位于上方的颈部成型模具和位于下方的轴部成型模具，所述颈部成型模具具有颈部型腔，所述颈部型腔与所述上模的形状相匹配，所述颈部型腔的侧壁拔模斜度为0°，所述轴部成型模具具有轴部型腔，所述轴部型腔的侧壁拔模斜度为0.5° ;当所述上模与所述下模闭合后，所述上模、所述颈部成型模具及所述轴部成型模具相结合后形成的内部腔体形状与锻件的外部形状相同。2.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，所述凸台底部的凸圆角为R1mm。3.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，当所述上模与所述下模闭合后，所述上垫板的下端面与所述颈部成型模具的上端面之间的垂直距离为20mm。4.根据权利要求1至3任一所述的锻造模具，其特征在于，所述下模的下方设有下顶出杆，所述下顶出杆用于将锻造成型的锻件从所述下模中顶出。
【专利摘要】本实用新型提供一种大型轴颈类锻件锻造模具，包括相互匹配的上模和下模，上模上部的侧壁拔模斜度为0°，上模下部为向下凸出的锥形凸台；下模包括颈部成型模具和轴部成型模具，颈部成型模具具有颈部型腔，颈部型腔的侧壁拔模斜度为0°，轴部成型模具具有轴部型腔，轴部型腔的侧壁拔模斜度为0.5°；当上模与下模闭合后，上模、颈部成型模具及轴部成型模具相结合后形成的内部腔体形状与锻件的外部形状相同。本实用新型具有较小的拔模斜度，生产出的锻件余量小，能够有效提高材料的利用率、保证锻件的金属流线的完整性以及提升锻件的组织力学性能，锻造时所需的压力也较小，有效缩短了锻件的锻造周期。
【IPC分类】B21J13/02
【公开号】CN204867261
【申请号】CN201520449910
【发明人】李辉, 陈恩亭, 朱敏玲, 马静
【申请人】西安三角航空科技有限责任公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月26日