铝合金薄壁深筒件热挤压模具及工艺的制作方法

本发明涉及铝合金坯件的热成形工艺，特别是一种铝合金薄壁深筒件热挤压模具及工艺。

背景技术：

药筒药筒是自动武器弹药的重要组成部分。基于药筒药筒的工作环境要求，药筒药筒材料必须要有高强度、韧性以及良好的延展性。作为药筒用材料，铝合金具有以下优势：

1)铝资源丰富，价格便宜；

2)铝密度低，药筒质量轻，铝药筒质量为黄铜药筒的30％，钢药筒的36％；

超硬铝合金材料虽然强度高，但是常温延伸率低约为10％，远低于S20A钢28％的延伸率。若沿用现有药筒冷挤压工艺流程，存在引长次数和退火次数多，易出现加工裂纹，良品率低等问题。

采用热成型工艺生产铝合金药筒药筒的坯件，能够减少药筒药筒的成型次数。但是铝合金药筒药筒的热挤压坯件由于壁厚较薄，径厚比较大且药筒药筒热挤压坯件长度较大，因而热挤压过程中壁厚差难以控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种热挤压成型产品壁厚均匀性高、尺寸精度高的铝合金薄壁深筒件热挤压模具及工艺。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种铝合金薄壁深筒件热挤压模具，该模具用于热挤压成型，包括下模架、下模芯、上模、弹簧导杆、脱料板、顶杆、导杆、上模架、上模芯；所述下模芯安装在下模架上表面，并使用紧固螺栓固定；上模的凹坑设置于下模芯的凸台上；弹簧导杆下表面固定于下模架上表面，弹簧导杆上表面与脱料板固定连接，脱料板在弹簧导杆的行程内能够自由运动；顶杆顶部与上模架固定连接，顶杆底部压在上模上表面；上模芯通过上模架、脱料板中心的孔，正对上模的中心孔；上模芯通过夹具固定在机床上；上模架与下模架通过导杆相连接。

进一步地，所述上模的侧壁包覆设置电加热套，上模及其模腔内的上模芯通过该电热套加热。

进一步地，所述导杆与上模架的连接处设置导套。

进一步地，所述上模架受到油压机的压边缸压力后，上模架通过顶杆将所受到的压力传导到上模和下模芯，将上模和下模芯压紧；上模芯向下运动中先与脱料板接触，然后与脱料板一起向下运动。

一种基于所述铝合金薄壁深筒件热挤压模具的铝合金薄壁深筒件热挤压工艺，步骤如下：

步骤一：铝合金棒材下料；

步骤二：坯料均匀化热处理：将保温炉加热到430～470℃，坯件放入炉中保温24h，然后冷却；

步骤三：坯料预热，保温炉加热到380～500℃后将坯料表面涂润滑剂并保温；

步骤四：模具加热，压机压边缸下行，压紧上模架9，上模芯11外表面涂润滑剂、上模4内腔涂润滑剂，上模芯11和上模4加热到与步骤三所述坯料同等的温度并保温4～8h；

步骤五：采用热挤压模具进行坯料挤压，得到压制成型的产品。

进一步地，步骤五所述采用热挤压模具进行坯料挤压，得到压制成型的产品，具体如下：

(a)上模芯11向上移动，到完全脱离上模4停止；

(b)坯料出炉，放入上模4的内部；

(c)上模芯11向下运动，进行坯料挤压；

(d)上模芯11向上运动，产品从上模4的模腔中带出，脱料板6在弹簧的弹力作用下与上模芯11一起向上运动；

(e)脱料板6运动到最高点后，在弹簧导杆5的拉力作用下停止运动，上模芯11在机床的带动下继续运动，产品从上模芯11上剥落。

进一步地，步骤二中所述保温炉加热到450℃，坯件放入炉中保温12h。

进一步地，步骤四所述上模芯11和上模4加热到步骤三所述坯料同等的温度450℃并保温4h。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)采用反挤压工艺加工铝合金薄壁深筒件，通过均匀化热处理，材料的组织更加均匀，坯料的硬度低，在综合考虑加工效率的前提下，进一步降低了材料挤压阻力；(2)模具与模架固定，定位精度高，热挤压成型产品壁厚均匀性高、尺寸精度高，机械性能满足药筒进一步加工的精度；(3)通过热挤压的工艺提高了铝合金加工性能，在保证结构完整的情况下，提高了铝合金药筒的加工效率。

附图说明

图1为发明铝合金薄壁深筒件热挤压模具的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明铝合金薄壁深筒件热挤压模具，该模具用于热挤压成型，包括下模架1、下模芯2、上模4、弹簧导杆5、脱料板6、顶杆7、导杆8、上模架9、上模芯11；所述下模芯2安装在下模架1上表面，并使用紧固螺栓固定；上模4的凹坑设置于下模芯2的凸台上；弹簧导杆5下表面固定于下模架1上表面，弹簧导杆5上表面与脱料板6固定连接，脱料板6在弹簧导杆5的行程内能够自由运动；顶杆7顶部与上模架9固定连接，顶杆7底部压在上模4上表面；上模芯11通过上模架9、脱料板6中心的孔，正对上模4的中心孔；上模芯11通过夹具固定在机床上；上模架9与下模架1通过导杆8相连接。

进一步地，所述上模4的侧壁包覆设置电加热套3，上模4及其模腔内的上模芯11通过该电热套3加热。

进一步地，所述导杆8与上模架9的连接处设置导套10。

进一步地，所述上模架9受到油压机的压边缸压力后，上模架9通过顶杆7将所受到的压力传导到上模4和下模芯2，将上模4和下模芯2压紧；上模芯11向下运动中先与脱料板6接触，然后与脱料板6一起向下运动。

本发明基于所述铝合金薄壁深筒件热挤压模具的铝合金薄壁深筒件热挤压工艺，步骤如下：

步骤一：铝合金棒材下料；

步骤二：坯料均匀化热处理：将保温炉加热到430～470℃，坯件放入炉中保温24h，然后冷却；

步骤三：坯料预热，保温炉加热到380～500℃后将坯料表面涂润滑剂并保温；

步骤四：模具加热，压机压边缸下行，压紧上模架9，上模芯11外表面涂润滑剂、上模4内腔涂润滑剂，上模芯11和上模4加热到与步骤三所述坯料同等的温度并保温4～8h；

步骤五：采用热挤压模具进行坯料挤压，得到压制成型的产品，具体如下：

(a)上模芯11向上移动，到完全脱离上模4停止；

(b)坯料出炉，放入上模4的内部；

(c)上模芯11向下运动，进行坯料挤压；

(d)上模芯11向上运动，产品从上模4的模腔中带出，脱料板6在弹簧的弹力作用下与上模芯11一起向上运动；

(e)脱料板6运动到最高点后，在弹簧导杆5的拉力作用下停止运动，上模芯11在机床的带动下继续运动，产品从上模芯11上剥落。

优选地，步骤二中所述保温炉加热到450℃，坯件放入炉中保温12h。

优选地，步骤四所述上模芯11和上模4加热到步骤三所述坯料同等的温度450℃并保温4h。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种薄壁深筒件挤压工艺，其步骤如下：

步骤一：铝合金棒材下料；

步骤二：坯料均匀化热处理：将保温炉加热到430℃，坯件放入炉中保温24h，然后随炉冷却(水淬或者随炉冷却)；

步骤三：坯料预热，保温炉加热到380℃后将坯料表面涂润滑剂并保温；

步骤四：模具加热，压机压边缸下行，压紧上模架9，上模芯11外表面涂润滑剂、上模4内腔涂润滑剂，上模芯11和上模4加热到步骤三同等温度380℃并保温4h；

步骤五：压制成型；

(a)上模芯11向上移动，到完全脱离上模4停止；

(b)坯料出炉，放入上模4的内部；

(c)上模芯11向下运动，进行坯料挤压；

(d)上模芯11向上运动，产品从上模4的模腔中带出，脱料板6在弹簧的弹力作用下与上模芯一起向上运动；

(e)脱料板6运动到最高点后，在弹簧导杆5的拉力作用下停止运动，上模芯在机床的带动下继续运动，产品从上模芯上剥落。

实施例2

一种薄壁深筒件挤压工艺，其步骤如下：

步骤一：铝合金棒材下料；

步骤二：坯料均匀化热处理：将保温炉加热到450℃，坯件放入炉中保温24h，然后水淬；

步骤三：坯料预热，保温炉加热到450℃后将坯料表面涂润滑剂并保温；

步骤四：模具加热，压机压边缸下行，压紧上模架9，上模芯11外表面涂润滑剂、上模4内腔涂润滑剂，上模芯11和上模4加热到步骤三同等温度450℃并保温4h；

步骤五：压制成型；

(a)上模芯11向上移动，到完全脱离上模4停止；

(b)坯料出炉，放入上模4的内部；

(c)上模芯11向下运动，进行坯料挤压；

(d)上模芯11向上运动，产品从上模4的模腔中带出，脱料板6在弹簧的弹力作用下与上模芯一起向上运动；

(e)脱料板6运动到最高点后，在弹簧导杆5的拉力作用下停止运动，上模芯在机床的带动下继续运动，产品从上模芯上剥落。

实施例3

一种薄壁深筒件挤压工艺，其步骤如下：

步骤一：铝合金棒材下料；

步骤二：坯料均匀化热处理：将保温炉加热到450℃，坯件放入炉中保温24h，然后随炉冷却；

步骤三：坯料预热，保温炉加热到450℃后将坯料表面涂润滑剂并保温；

步骤四：模具加热，压机压边缸下行，压紧上模架9，上模芯11外表面涂润滑剂、上模4内腔涂润滑剂，上模芯11和上模4加热到步骤三同等温度450℃并保温6h；

步骤五：压制成型；

(a)上模芯11向上移动，到完全脱离上模4停止；

(b)坯料出炉，放入上模4的内部；

(c)上模芯11向下运动，进行坯料挤压；

(d)上模芯11向上运动，产品从上模4的模腔中带出，脱料板6在弹簧的弹力作用下与上模芯一起向上运动；

(e)脱料板6运动到最高点后，在弹簧导杆5的拉力作用下停止运动，上模芯在机床的带动下继续运动，产品从上模芯上剥落。

实施例4

一种薄壁深筒件挤压工艺，其步骤如下：

步骤一：铝合金棒材下料；

步骤二：坯料均匀化热处理：将保温炉加热到470℃，坯件放入炉中保温24h，然后水淬；

步骤三：坯料预热，保温炉加热到500℃后将坯料表面涂润滑剂并保温；

步骤四：模具加热，压机压边缸下行，压紧上模架9，上模芯11外表面涂润滑剂、上模4内腔涂润滑剂，上模芯11和上模4加热到步骤三同等温度500℃并保温8h；

步骤五：压制成型；

(a)上模芯11向上移动，到完全脱离上模4停止；

(b)坯料出炉，放入上模4的内部；

(c)上模芯11向下运动，进行坯料挤压；

(d)上模芯11向上运动，产品从上模4的模腔中带出，脱料板6在弹簧的弹力作用下与上模芯一起向上运动；

(e)脱料板6运动到最高点后，在弹簧导杆5的拉力作用下停止运动，上模芯在机床的带动下继续运动，产品从上模芯上剥落。

综上实施案例，步骤二的均匀化处理，450℃均匀化24h后水淬材料具有最大的固溶强化作用；步骤三中，450℃下保温4h后模具已经达到热平衡；通过该发明生产的铝合金药筒热挤压坯件，壁厚均匀性高、力学性能好、挤压力适中。