专利名称：一种枝丫类零件的成形方法
技术领域：
本发明涉及一种中大型铝、镁合金枝丫类零件的成形方法。
背景技术：
随着装备轻量化要求日益突出，以高强铝合金、镁合金为代表的轻质材料成为结构减重的首选材料，各种铝带钢、镁代铝成形加工的产品越来越多，一定程度上满足了装备
发展需要。高强铝合金、镁合金材料成形温度范围窄，对坯料加热控制和成形工艺要求很高， 特别是中大型铝、镁合金零件的成形，存在设备吨位不足、成形难度大、组织性能控制差等突出问题，制约了铝、镁合金在中大型、复杂零件中的应用。一些铝合金枝丫类零件外径尺寸达C 390mm,镁合金枝丫类零件外径尺寸达C 400mm，且存在六瓣细长的枝丫，采用一次整体成形时成形载荷高，需要引进高吨位的压机进行生产，投资大、成本高；采用棒料整体强韧化热处理后进行机械加工，存在材料浪费严重、成本高、产品性能差等制约性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备投入少、材料利用率高的枝丫类零件的成形方法。为了实现上述目的，采用以下技术方案
一种枝丫类零件的成形方法，包括下料、中间处理和强韧化热处理三个环节，其特征在于所述中间处理环节包括如下步骤
车粗晶环步骤将挤压棒材的表面进行车削处理；
一级等温成形步骤采用三瓣分体组合凸模对设置在一级等温成形模具中的坯料进行反挤压；其中三瓣分体组合凸模由三个呈120°的凸模组成，一级等温成形模具包括凹模， 凹模的下方依次设置有下垫板和下模板，设置于下模板的外沿的加热保温装置将凹模包围，顶杆穿过下垫板和下模板可以与坯料相接触；对三瓣分体组合凸模和凹模涂覆润滑剂； 然后将加热保温后的坯料放入凹模型腔，在三瓣分体组合凸模下行与坯料接触过程中，坯料发生塑性变形；当变形终了时，采用顶杆顶出坯料；
一次车底连皮步骤将一级等温成形后的坯料连皮完全加工掉； 二级等温成形步骤采用三瓣分体组合凸模对设置在二级等温成形模具中的坯料进行反挤压；其中二级等温成形模具由一级等温成形模具和放置在一级等温成形模具内的与三瓣分体组合凸模形状相同的三瓣分体组合镶块组成；对三瓣分体组合凸模和凹模涂覆润滑剂；然后将加热保温后的坯料放入凹模型腔，同时保证坯料的三瓣通孔与三瓣分体组合镶块的形位位置一致；三瓣分体组合镶块与三瓣分体组合凸模交错60°设置，在三瓣分体组合凸模下行与坯料接触过程中，坯料发生塑性变形；当变形终了时，采用顶杆顶出坯料； 二次车底连皮步骤将二级等温成形后的工件连皮完全加工掉。
所述一级等温成形和二级等温成形时，反挤压速度为5 15mm/s，润滑剂为水基石墨润滑剂，凹模加热温度比坯料加热温度低3(T50°C。为防止坯料晶粒长大，所述二级等温成形时，坯料加热温度比一级等温成形时低 10°C。本发明减少了大吨位设备的投入，提高了材料利用率，同时通过对原材料组织、等温成形参数、热处理参数的控制，满足了零件尺寸和性能指标。
图1为一级等温成形步骤后零件的示意图； 图2为一次车底连皮步骤后零件的示意图3为二级等温成形步骤后零件的示意图； 图4为二次车底连皮步骤后零件的示意图； 图5为一级等温成形模具的示意图； 图6为二级等温成形步骤中模具的示意图； 图7为图5中件1的俯视图。图中，件1为三瓣分体组合凸模，件2为凹模，件3为垫板，件4为下模板，件5为顶杆，件6为加热保温装置，件7为坯料，件8为三瓣分体组合镶块。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明做详细说明，但并不是对本发明作任何限定。如图1至图4所示，一种枝丫类零件的成形方法，包括下料一车粗晶环一一级等温成形一一次车底连皮一二级等温成形一二次车底连皮一强韧化热处理六个步骤。车粗晶环工序，是将原挤压棒材的表面进行车削处理，7A04铝合金棒材车削量为 3^4mm, Mg-Gd-Y-Zr镁合金棒材车削量为2 3mm。如图5所示，一级等温成形模具包括凹模2，凹模2的下方依次设置有下垫板3和下模板4，设置于下模板4的外沿的加热保温装置6将凹模2包围，顶杆5穿过下垫板3和下模板4可以与坯料相接触。三瓣分体组合凸模1的外径比凹模内径单边小0. 5 lmm。坯料放置在凹模2内，三瓣分体组合凸模1由上至下对坯料进行挤压，成形前调节好上模行程和速度，保证反挤压后连皮的厚度6 8mm ；采用加热保温装置6对模具进行控温，模具加热温度比坯料加热温度低3(T50°C ；对三瓣分体组合凸模1和凹模2涂覆水基石墨润滑剂；然后将加热保温后的坯料7放入凹模2型腔，在三瓣分体组合凸模1下行与坯料 7接触过程中，坯料7发生塑性变形；当变形终了时，采用顶杆5顶出坯料。一级等温成形时，对于7A04铝合金，坯料加热温度为40(T420°C，保温时间为3 3. 5h ；对于Mg-GdUr镁合金，坯料加热温度为38(T400°C，保温时间为1. 5 2h。一次车底连皮步骤，是将一级等温成形后的坯料连皮完全加工掉。如图6和图7所示，二级等温成形步骤中模具，与一级等温成形步骤中模具不同的是，凹模2中设置有与三瓣分体组合凸模1形状相同的三瓣分体组合镶块8，三瓣分体组合镶块8与三瓣分体组合凸模1呈60°交叉设置，坯料被三瓣分体组合镶块8固定在模具
4中。成形前调节好上模行程和速度，保证反挤压连皮厚度6 8mm ；采用加热保温装置对模具进行控温，模具加热温度比坯料加热温度低3(T50°C ；对三瓣分体组合凸模1和凹模2涂覆水基石墨润滑剂；然后将加热保温后的坯料7放入凹模2型腔，同时保证坯料7的三瓣通孔与三瓣分体组合镶块8的形位位置一致；在三瓣分体组合凸模3下行与坯料7接触过程中， 坯料7发生塑性变形；当变形终了时，采用顶杆5顶出坯料。二级等温成形时，为防止坯料晶粒长大，坯料加热温度比一级等温成形时低10°C。二次车底连皮步骤，是将二级等温成形后的坯料连皮完全加工掉。强韧化热处理工序，对于7A04铝合金，采用T6强韧化热处理工艺，即 470 0C X 3h+140 0C X 16h (在470 °C环境下保温3小时，在140 °C环境下保温16小时)， Rm (抗压强度)，达到570MPa以上；对于Mg-GdUr镁合金，采用T5强韧化热处理工艺 2200C X20h, Rm 达到 440MPa 以上。本发明有效解决了中大型铝、镁合金枝丫类零件成形难度大、设备吨位不足等制约性问题，工艺简单，成形的枝丫类零件机械性能好、表面质量高。
权利要求
1.一种枝丫类零件的成形方法，包括下料、中间处理和强韧化热处理三个环节，其特征在于所述中间处理环节包括如下步骤车粗晶环步骤将挤压棒材的表面进行车削处理；一级等温成形步骤采用三瓣分体组合凸模(1)对设置在一级等温成形模具中的坯料进行反挤压；其中三瓣分体组合凸模(1)由三个呈120°的凸模组成，一级等温成形模具包括凹模(2)，凹模(2)的下方依次设置有下垫板(3)和下模板(4)，设置于下模板(4)的外沿的加热保温装置(6)将凹模(2)包围，顶杆(5)穿过下垫板(3)和下模板(4)可以与坯料相接触；对三瓣分体组合凸模(1)和凹模(2)涂覆润滑剂；然后将加热保温后的坯料(7)放入凹模(2)型腔，在三瓣分体组合凸模(1)下行与坯料(7)接触过程中，坯料(7)发生塑性变形；当变形终了时，采用顶杆(5)顶出坯料；一次车底连皮步骤将一级等温成形后的坯料连皮完全加工掉；二级等温成形步骤采用三瓣分体组合凸模(1)对设置在二级等温成形模具中的坯料进行反挤压；其中二级等温成形模具由一级等温成形模具和放置在一级等温成形模具内的与三瓣分体组合凸模(1)形状相同的三瓣分体组合镶块(8)组成；对三瓣分体组合凸模(1) 和凹模(2)涂覆润滑剂；然后将加热保温后的坯料(7)放入凹模(2)型腔，同时保证坯料(7) 的三瓣通孔与三瓣分体组合镶块(8)的形位位置一致；三瓣分体组合镶块(8)与三瓣分体组合凸模(1)交错60°设置，在三瓣分体组合凸模(3)下行与坯料(7)接触过程中，坯料(7) 发生塑性变形；当变形终了时，采用顶杆(5)顶出坯料；二次车底连皮步骤将二级等温成形后的工件连皮完全加工掉。
2.如权利要求1所述的枝丫类零件的成形方法，其特征在于所述一级等温成形和二级等温成形时，反挤压速度为5 15mm/s，润滑剂为水基石墨润滑剂，凹模加热温度比坯料加热温度低3(T50°C。
3.如权利要求2所述的枝丫类零件的成形方法，其特征在于所述二级等温成形时，坯料加热温度比一级等温成形时低10°c。
全文摘要
本发明公开了一种枝丫类零件的成形方法，包括下料→车粗晶环→一级等温成形→一次车底连皮→二级等温成形→二次车底连皮→强韧化热处理工序，适合于高强铝合金、镁合金中大型枝丫类零件的成形。其特征在于所述一级等温成形采用三瓣分体组合凸模，成形前坯料要进行车粗晶环处理，成形后坯料要进行一次车底连皮；所述二级等温成形凹模型腔内设置了三瓣分体组合镶块，成形后坯料要进行二次车底连皮。本发明有效解决了中大型铝、镁合金枝丫类零件成形难度大、设备吨位不足等制约性问题，工艺简单，成形的枝丫类零件机械性能好、表面质量高。
文档编号B21C25/02GK102303061SQ20111029725
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者李祖荣, 林军, 赵军, 赵祖德, 黄树海 申请人:中国兵器工业第五九研究所