專利名稱：一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料塑性成形加工領域，特別涉及一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法。
背景技術：
目前，基于輕合金喇叭形管件的成形方法主要是切削加工。切削加工的主要步驟:熱處理棒料一下料一車端面一打中心孔一車外圓一車內孔一切斷夾頭。由于完全采用機加方法，制造周期較長、生產效率較低、原材料利用率低(5% )、成本較高、產品的性能較低且不均勻的缺點。隨著經濟的發展，從節省能源、降低材料消耗和保護環境的角度，采用新的生產工藝替代傳統的機加工藝是一種迫切的市場需求，同時也可推廣到其它金屬材料喇叭形管件的制造。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提出一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法，該方法不僅能縮短輕合 金喇叭形管件制造周期、提高了生產效率，關鍵是大幅度提高了原材料的利用率，降低了生產過程的勞動強度和人工成本。本發明所采用的技術方案是:本發明解決工藝問題所采用的技術方案包括以下幾個步驟:第一步:采用鋸床切割棒料制備毛坯，保證切割端面平整；第二步:將放入毛坯低溫爐加熱，第三步:鐓粗成形；第四步:將鐓粗成形的坯件二次放入低溫爐中加熱，第五步:加熱后放入輕合金喇叭形管件熱擠壓成形模具中熱擠壓直接成形；第六步:切削去掉喇叭管擠壓件小端的頂端連皮，加工內外表面達到產品圖紙尺寸。所述的第二步，低溫爐加熱到溫450°C后保溫50mins，再將毛坯出爐鐓粗。所述的第五步，熱擠壓成形溫度選擇為460°C，輕合金喇叭形管件熱擠壓成形模具的溫度為220°C _240°C，擠壓力為2400KN，擠壓速度為12mm/s。所述的第五步細化為，利用螺栓、壓板將熱擠壓成形模具固定在壓力機上，用模具加熱爐將熱擠壓成形模具預熱到220°C左右，在凹模和凸模表面噴涂上油基石墨潤滑劑，將卸料板轉開，夾鉗把毛坯放入凹模3后，旋轉回卸料板于凹模正上方，壓力機下行，熱擠凸模、凹模對毛坯、加載，使其正向流動成形，成形完成后，壓力機滑塊帶動熱擠凸模、回程，卸料板把擠壓件從熱擠凸模擼下來，留在凹模內，將卸料板轉開，通過頂桿將擠壓件頂出。本發明的有益效果:1.現有的輕合金喇叭形管件目前普遍采用沖壓拉伸的方法制造，產品結構的整體抗壓性能較低，采用本案熱擠壓成形工藝制造輕合金喇叭形管件整體抗壓性能提高一倍，兩者工藝比較生產效率一樣，成本一樣，都具有比機加工藝節能、節材的優點。2.采用本案熱擠壓成形工藝制造輕合金喇叭形管件在國內尚無先例。該工藝技術先進、化繁為簡，屬于原創性和探索性研究。研究成果也可廣泛應用于黑色金屬喇叭形管件產品的批量制造。3.實現了輕合金材料喇叭管的熱擠壓成形，制定了完善的擠壓成形工藝規程，為輕合金喇叭形管件的批量制造提供了一條合理、經濟高效的方法。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。圖1是本發明的工藝流程圖；圖2是繳粗模具示意圖； 圖3是繳粗毛還不意圖；圖4是熱擠壓模具裝配圖；圖5是熱擠壓模具的封閉式卸料板示意圖；圖6是熱擠壓模具的開口式卸料板示意圖；圖7是熱擠壓模具放件、取件過程中旋轉開卸料板轉開示意
圖8是熱擠壓模具擠壓過程中旋轉回卸料閉合示意圖。1-上模板；2_導套壓板；3-導套；4_上墊板；5_上固定板；6_熱擠凸模；9-導柱；11-開口式卸料板；12_行程限位套；13_凹模；14_應力圈；15_頂桿；16_下支板；17_導柱壓板；18_通孔；19_下模板；20_螺釘；21_銷軸；22_螺釘；23_螺栓；24_彈簧；25_封閉式卸料板；模腔開口 131 ;圓形通行口 251 ;軸孔252 ;缺口 253 ；半弧形開口 111 ;軸孔112 ;缺口 113 ;擠壓件101。
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發明進一步說明。本發明的工作原理:根據輕合金喇叭形管件的圓形軸對稱的結構特點，制定出適合于熱擠壓成形工藝的輕合金喇叭形管件的擠壓件圖，給出各道次毛坯圖和鐓粗、熱擠壓成形模具結構圖。參見圖4所示，一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形模具，主要包括上模板1、熱擠凸模6、導套3、導柱9、卸料板、彈簧24、行程限位套12、凹模13、應力圈14、頂桿15、下模板19 ;所述的熱擠凸模6先通過上固定板5固定上墊板4上、上墊板4再螺釘22固定在上模板上，導套3亦先固定在導套壓板2上，再通過螺釘固定在上模板上位于熱擠凸模6的旁邊；凹模13置于應力圈14內共同固定在下支板16上，下支板16再固定在下模板19上，在下支板16、下模板19上設有的通孔18，通孔18與凹模13的模腔底部貫通，頂桿15活動置于通孔18中；所述的導柱9的下端套置有行程限位套12，導柱9的下端與行程限位套12 —起通過導柱壓板17固定在下模板19上，導柱9與固定在上模板上I的導套3的位置相對應。參見圖4、圖5、圖6所示，卸料板包括封閉式卸料板25和開口式卸料板11 ;所述的封閉式卸料板25的中部設有熱擠凸模6穿過的封閉圓形通行口 251，所述的封閉圓形通行口 251的口徑小于凹模13的上部模腔開口 131的口徑，在卸料板25的封閉圓形通行口251兩側分別設有一軸孔252、一缺口 253，一螺栓23穿過封閉式卸料板25的軸孔252，將封閉式卸料板25活動固定在應力圈14上方，所述的封閉圓形通行口 251與凹模13的上部模腔開口 131正對應，一銷軸21亦固定在固定在應力圈14上方與封閉式卸料板25的缺口253相對應，封閉式卸料板25以螺栓23為軸來回轉動，使缺口 253卡入銷軸21或退出銷軸21，所述的彈簧24分別套置在螺栓23和銷軸21上位于封閉式卸料板25的下方。參見圖4、圖6所示，所述的開口式卸料板11的中部設有熱擠凸模6穿過的半弧形開口 111 (即通行口)，所述的半弧形開口 111的口徑小于凹模13的上部模腔開口 131的口徑，在開口式卸料板11的半弧形開口 111兩側分別設有一軸孔112、一缺口 113，一螺栓23穿過開口式卸料板11的軸孔112，將開口式卸料板11活動固定在應力圈14上方，所述的半弧形開口 111與凹模13的上部模腔開口 131正對應，一銷軸21亦固定在固定在應力圈14上方與開口式卸料板11的缺口 113相對應，開口式卸料板11以螺栓23為軸來回轉動，使缺口 113卡入銷軸21或退出銷軸21，所述的彈簧24分別套置在螺栓23和銷軸21上位于開口式卸料板11的下方。參見圖1、圖2、圖3所示，本發明的輕合金喇叭形管件的熱擠壓成形方法包括:第一步:鋸切下料,采用普通鋸床,鋸切精度保證± I,鋸切端面質量不做要求,為提高擠壓件成形的穩定性，減小擠壓件的壁厚差，選用大直徑棒材做毛坯10 ；第二步:將毛坯10放入低溫爐加熱，隨爐加熱，到溫450°C后保溫50mins，出爐鐓粗；采用30-50kw低溫電阻爐，為保證每爐加熱件從第一件到最后一件在生產過程中時間間隔最短，避免晶粒因為加熱時間過長而長大，采用多抽屜式分別加熱的低溫電阻爐，每個抽屜放置毛坯20件，每爐安置4個抽屜，每爐80件，滿足班產量即可；避免取件時其余散熱以及操作者受熱烘烤，改善勞動條件；第三步:鐓粗，細 化晶粒，改善鋸切端面不平行、粗糙缺陷、調節終成形時上端流動成形快、下端流動成形慢的狀態，鐓粗模具見圖2，鐓粗毛坯見圖3，毛坯10制備的好壞不僅會影響擠壓件的成形質量，還會影響熱擠壓成形模具的使用壽命，鐓粗工序可以保證毛坯端面質量達到擠壓要求；第四步:低溫爐二次加熱，把上道次鐓粗毛坯10放入低頻爐內加熱到460°C，保溫50mins ；第五步:熱擠壓成形，利用螺栓、壓板將熱擠壓成形模具固定在壓力機上，用模具加熱爐將熱擠壓成形模具預熱到220°C左右，在凹模13和凸模6表面噴涂上油基石墨潤滑齊U，將卸料板11轉開(圖7所示)，缺口 253(113)退出銷軸21的卡制，夾鉗把毛坯10放入凹模13后，旋轉回卸料板11于凹模13正上方(圖8所示)，缺口 253(113)卡入銷軸21 ；壓力機下行，熱擠凸模6、凹模13對毛坯10加載，使其正向流動成形，成形完成后，壓力機滑塊帶動熱擠凸模6回程，卸料板把擠壓件101從熱擠凸模6擼下來，留在凹模13內，將卸料板轉開，通過頂桿15將擠壓件101頂出，在擠壓過程中，坯料的溫度、擠壓力、擠壓速度、和熱擠壓成形模具的溫度對擠壓成形質量的影響很大。毛坯10的溫度太高，坯料組織過熱，擠壓后表面裂紋；溫度過低，坯料的變形抗力增大，壓力機的載荷、模具的磨損加大。綜合實驗結果考慮，輕合金喇叭形管件的擠壓成形坯料溫度選擇為460°C。熱擠壓成形模具的溫度理論上是和坯料的溫度一致，但由于本熱擠壓成形模具的設計是利用導柱9、導套3來進行上模板1、下模板19的定位，因此熱擠壓成形模具溫度不能過高，溫度為220°C。壓力機選取普通萬能液壓機500噸，擠壓力選擇為2700KN，擠壓速度選擇為10mm/s。 本發明提供了輕合金喇叭形管件擠壓成形的方法，該方法不僅能縮短輕合金喇叭形管件制造周期、提高了生產效率，關鍵是大幅度提高了原材料的利用率(25% )，降低了生產過程的勞動強度和人工成本，按照年產量5萬件計算，年節省材料費200萬元；項目組對試制出的喇叭管進行了抽樣檢測，檢測結果表明，產品外形尺寸壁厚差小于0.3，硬度、機械性能均符合圖紙設計要求，探傷測試，未發現裂紋、折疊缺陷；產品生產過程變形均勻，纖維一致性優良，極大的提高了·產品的性能(提高10% )。
權利要求
1.一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法，其特征在于: 第一步:采用鋸床切割棒料制備毛坯，保證切割端面平整； 第二步:將放入毛坯低溫爐加熱； 第三步:鐓粗成形； 第四步:將鐓粗成形的坯件二次放入低溫爐中加熱； 第五步:加熱后放入輕合金喇叭形管件熱擠壓成形模具中熱擠壓直接成形； 第六步:切削去掉喇叭管擠壓件小端的頂端連皮，加工內外表面達到產品圖紙尺寸。
2.如權利要求1所述的一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法，其特征在于:所述的第二步低溫爐加熱到溫4 50°C后保溫50mins，再將毛坯出爐鐓粗。
3.如權利要求1所述的一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法，其特征在于:所述的第五步熱擠壓成形溫度選擇為460°C，輕合金喇叭形管件熱擠壓成形模具的溫度為2200C _240°C，擠壓力為2400KN，擠壓速度為12mm/s。
4.如權利要求1所述的一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法，其特征在于:所述的第五步細化為利用螺栓、壓板將熱擠壓成形模具固定在壓力機上，用模具加熱爐將熱擠壓成形模具預熱到220°C左右，在凹模和凸模表面噴涂上油基石墨潤滑劑，將卸料板轉開，夾鉗把毛坯放入凹模3后，旋轉回卸料板于凹模正上方，壓力機下行，熱擠凸模、凹模對毛坯、加載，使其正向流動成形，成形完成后，壓力機滑塊帶動熱擠凸模、回程，卸料板把擠壓件從熱擠凸模擼下來，留在凹模內，將卸料板轉開，通過頂桿將擠壓件頂出。
全文摘要
本發明公開一種輕合金喇叭形管件熱擠壓成形方法，第一步采用鋸床切割棒料制備毛坯，保證切割端面平整；第二步將放入毛坯低溫爐加熱；第三步鐓粗成形；第四步將鐓粗成形的坯件二次放入低溫爐中加熱；第五步加熱后放入輕合金喇叭形管件熱擠壓成形模具中熱擠壓直接成形；第六步切削去掉喇叭管擠壓件小端的頂端連皮，加工內外表面達到產品圖紙尺寸。本方法不僅能縮短輕合金喇叭形管件制造周期、提高了生產效率，關鍵是大幅度提高了原材料的利用率，降低了生產過程的勞動強度和人工成本。
文檔編號B21C23/08GK103230951SQ201310166568
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者張治民, 李國俊, 李旭斌, 薛勇, 張寶紅, 鄭偉龍 申請人:中北大學