铸锭锻造拔长模具的制作方法

本实用新型涉及一种用于生产铸锭的模具，尤其涉及一种铸锭锻造拔长模具。

背景技术：

溅射靶材作为镀膜领域的一种关键材料，其原理是采用物理气相沉积技术，利用经过电场加速的气态离子轰击靶材，离子和靶材原子发生动能交换，将靶材原子溅射出，沉积到基体上形成薄膜。钽溅射靶材可用来制备集成电路中防止Cu原子向Si原子扩散的阻挡层，铌溅射靶材常用于LCD等离子显示屏、照相机镜头、建筑和汽车工业用玻璃的镀膜。为保证溅射时薄膜的沉积速率高及均匀的薄膜厚度，溅射靶材应该具有均匀的内部组织结构，包括均匀细小的晶粒、均匀的织构分布。

而传统钽、铌铸锭的生产方法是采用电子束轰击炉熔炼，生产出的铸锭晶粒粗大，这就必须对铸锭进行锻造加工，破碎其内部粗大的柱状晶粒，同时锻合铸锭内部的气孔，使铸锭更致密。拔长是破碎晶粒的一种有效手段，一般拔长采用平砧、V型砧、胎模等模具。平砧拔长铸锭受力方向比较单一，很难保证锻造铸锭组织的均匀性。而V型砧在同等砧宽比条件下所需压力达到平砧两倍以上，对于变形抗力大、冷锻易开裂的金属，难以锻造加工。胎模拔长存在模子多、效率低、人工劳动强度大等缺点。为解决上述问题，专利(201120106622.4)提出了一种《轴类锻件锻造用胎膜》并将这种胎模安装于压机内替代人工手持胎膜，提高了拔长效率。但该专利的弧形凹槽没有对凹槽进行外圆倒角，也没有在弧形凹槽内设计变径区，对于冷锻这种变形抗力大的钽、铌铸锭来说，容易造成铸锭锻造表面的包夹以及金属流动的不均。因此，如何提高钽、铌铸锭拔长工序中锻件质量及锻造效率依然是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便且提高拔长效率、保证锻件质量的铸锭锻造拔长模具。

本实用新型提供的这种铸锭锻造拔长模具，包括上模具及与上模具相互对合的下模具，上模具的下表面及下模具的上表面均开有弧形凹槽，上模具与下模具对合后弧形凹槽形成圆弧型腔，其特征在于：所述弧形凹槽轴向的中部为定径区，端部为变径区，两端变径区的直径均自内向外增大。

为了提高拔长效率，在所述弧形凹槽轴向两端对应所述变径区外的实体处均设有圆弧倒角。

作为优选，所述弧形凹槽弧长方向的两端均设有过渡圆弧。

为了能够提高模具对铸锭的压应力、提高模具的使用寿命，使所述上模具和下模具均为T型模具，T型模具的杆部与铸锭接触。

为了能够快速合模，在所述上模具的下端面对应所述弧形凹槽外的实体上设有卡槽。

为了能够快速合模，在所述下模具的上端面对应所述弧形凹槽外的实体上设有匹配于所述卡槽的凸台。

为了实现快速合模的同时保证合模的可靠性，使所述卡槽有四个，分别位于上模具的下端面的四角；所述凸台有四个，分位于下模具的上端面上对应所述卡槽位置处。

本实用新型通过将弧形凹槽轴向的中部设为定径区，端部设为变径区，且两端变径区的直径均自内向外增大，改善了铸锭拔长时所受应力状态，促进了铸锭在锻造过程中金属沿锻件轴向的流动，提高了拔长效率，减少了铸锭拔长时心部、表面裂纹的产生，提升了锻件拔长的质量，以满足制备溅射靶材的要求。

附图说明

图1为本实用新型一个优选实施例的使用状态示意图。

图2为图1中A向的剖视放大示意图。

图示序号：

1—上模具、2—下模具、3—弧形凹槽、4—过度圆弧、5—铸锭、11—卡槽、21—凸台、31—定径区、32—变径区、33—圆弧倒角。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例提供的这种铸锭锻造拔长模具，包括上模具1和下模具2，为使钽、铌铸锭5锻造时受到多向压应力，在上模具下表面及下模具上表面均开有弧形凹槽3，上、下模具对合使模具内腔为圆弧型腔。弧形凹槽3沿其轴向自内向外依次为定径区31、变径区32和圆弧倒角33，以改善铸锭拔长时所受应力状态，促进铸锭在锻造过程中金属沿锻件轴向的流动，提高拔长效率，减少铸锭拔长时心部、表面裂纹的产生，提升锻件拔长的质量。弧形凹槽3弧长方向的两端均设有过渡圆弧4，以防止锻造过程中咬合处损伤锻件。

锻造过程中发现当模具圆弧弦长L与圆弧高度h的比值过大时，容易造成钽、铌铸锭锻造时宽展严重，即钽、铌铸锭横截面为菱形，这会严重影响拔长效率，同时极易造成钽、铌铸锭心部或表面开裂。而根据钽、铌铸锭锻造经验知：L/h<2.8比较合适。

本实施例中将上模具、下模具的形状均设为T型，使上模具、下模具与模座的接触面积大，而与铸锭的接触面积小，从而增大了铸锭锻造拔长时所受压应力，减少了整个模具的应力集中，大大增加了模具的使用寿命，此外也便于模具的制造。在上模具的下端面四角设有卡槽11，下模具上端面的对应位置处设有相匹配的凸台21，上、下模具对合时，凸台插入卡槽内，以便于上模具、下模具的安装与固定。

本实用新型使用时，首先将下模具安装于电动螺旋压力机下模架并固定好，将上模具与下模具对合，放下电动螺旋压力机滑块，固定好上模具；然后将钽、铌铸锭放置于下模具上，设定好锻打参数后，实施锻打，每锻打一次，将钽、铌铸锭以一定角度旋转，再实施下一次锻打，直至将钽、铌铸锭锻打拔长至所要求尺寸。