热锻方式及热锻装置的制作方法

本发明涉及锻造技术领域，特别是涉及一种热锻方式及热锻装置。

背景技术：

目前，热锻工艺不能很好适用于大镦锻比薄壁件，特别是大镦锻比薄壁圆盘类锻件。该类产品传统制作工艺采用开式锻造，则最终得到的锻件内部组织结构致密度不够，且易造成材料浪费。该类产品若采用闭式锻造，制坯件与预锻又难以精准定位，且由于锻件属于大镦锻比薄壁件，预锻、精锻模具磨损亦较严重，很难满足于大批量生产的需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种新的热锻方式及热锻装置，尤其适用于大镦锻比薄壁件。

一种热锻方法，包括如下步骤：

对坯料进行倒角，然后沿倒角对称中心锯切，再涂覆热润滑剂；

将涂覆有热润滑剂的坯料进行镦锻处理，得到镦锻件；

将所述镦锻件进行预锻处理，得到预锻件；

将所述预锻件进行终锻处理。

上述热锻方式，先镦锻再预锻后终锻，且通过倒角、涂覆热润滑剂等工艺充分结合了锻造模具型腔内坯料流动性，工步间坯料定位一致性，利用增强坯料流动性，解决坯料放置定位的稳定性和一致性，特别适用于大镦锻比薄壁件。

在其中一个优选实施方式中，在预锻处理之后，还包括将预锻件以及预锻模具在2.5分钟内冷却至550～600℃；然后升温至1030～1050℃后，保温2小时；接着在930～950℃后保温2小时，然后在160～200℃的碎火硝盐炉中进行冷却，冷却时间为1.5～2小时；然后在空气中自然冷却至室温；最后将淬火后的预锻件以及预锻模具在200～220℃进行回火处理，处理时间为6～8小时，然后炉冷至100℃后出炉空冷。

在其中一个优选实施方式中，所述倒角为圆角。

在其中一个优选实施方式中，直接与热锻材料接触的模具的材料为含硼模具钢，所述含硼模具钢的各组分及其质量百分比为：c的含量为0.38～0.42%,cr的含量为8.8～10.2%,si的含量为0.35～0.40%,mn的含量为0.75～0.90%,ni的含量为0.32～0.40%,mo的含量为0.08～0.12%,v的含量0.40～0.45%,n的含量为0.005～0.012%,al的含量为0.010～0.025%,b的含量为0.20～0.25%,p的含量为0.030%,s的含量≤0.025%，余量为fe。

本发明还提供了一种热锻装置。

一种热锻装置，包括：

镦锻模具，用于镦锻坯料得到镦锻件；

预锻模具，用于对所述镦锻件进行预锻；

以及终锻模具，用于对预锻件进行终锻。

上述热锻装置，先镦锻再预锻后终锻，充分结合了锻造模具型腔内坯料流动性，工步间坯料定位一致性，利用增强坯料流动性，解决坯料放置定位的稳定性和一致性，特别适用于大镦锻比薄壁件。

在其中一个优选实施方式中，所述镦锻模具包括镦锻上模、以及镦锻下模；所述镦锻上模与所述镦锻下模相对设置；所述镦锻上模设有用于容纳坯料的第一穹拱型腔，所述镦锻下模的对应位置设有容纳坯料的第二穹拱型腔；所述镦锻下模的中心设置定位盲孔。

在其中一个优选实施方式中，所述定位盲孔的直径为30～40mm、深度为5～8mm。

在其中一个优选实施方式中，所述预锻模具包括预锻上模组件、以及预锻下模组件；

所述预锻上模组件与所述预锻下模组件相对设置；所述预锻上模组件包括预锻上模、套设在所述预锻上模的预锻上模外套、以及预锻上底座；所述预锻上模通过所述预锻上模外套固定在所述预锻上底座上；

所述预锻下模组件包括预锻下模、套设在所述预锻下模的预锻下模外套、、预锻下底座、预锻顶料杆、以及预锻退料器；所述预锻下模通过所述预锻下模外套固定在所述预锻下底座上。

在其中一个优选实施方式中，所述终锻模具包括终锻上模组件、以及终锻下模组件；

所述终锻上模组件与所述终锻下模组件相对设置；所述终锻上模组件包括终锻上模、套设在所述终锻上模的终锻上模外套、以及终锻上底座；所述终锻上模通过所述终锻上模外套固定在所述终锻上底座上；

所述终锻下模组件包括终锻下模、套设在所述终锻下模的终锻下模外套、、终锻下底座、终锻顶料杆、以及终锻退料器；所述终锻下模通过所述终锻下模外套固定在所述终锻下底座上。

在其中一个优选实施方式中，所述热锻装置还包括冲孔压标记复合模具。

附图说明

图1为本发明一实施例的镦锻模具的截面结构示意图。

图2为本发明一实施例的预锻模具的截面结构示意图。

图3为本发明一实施例的终锻模具的截面结构示意图。

图4为镦锻件的截面示意图。

图5为预锻件的截面示意图。

图6为终锻件的截面示意图。

图7为薄壁圆盘锻件的截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明还提供了一种热锻装置。

一种热锻装置，包括：

镦锻模具，用于镦锻坯料得到镦锻件；

预锻模具，用于对所述镦锻件进行预锻；

以及终锻模具，用于对预锻件进行终锻。

上述热锻装置，为闭式热模具，先镦锻再预锻后终锻，充分结合了锻造模具型腔内坯料流动性，工步间坯料定位一致性，利用增强坯料流动性，解决坯料放置定位的稳定性和一致性，特别适用于大镦锻比薄壁件。

参见图1，在一具体实施方式中，镦锻模具包括镦锻上模1、以及镦锻下模2；所述镦锻上模1与所述镦锻下模2相对设置；所述镦锻上模1设有用于容纳坯料的第一穹拱型腔，所述镦锻下模2的对应位置设有容纳坯料的第二穹拱型腔；所述镦锻下模2的中心设置定位盲孔。

更优选地，第一穹拱型腔设计为深30～40mm的平滑的穹拱形曲面型腔。第二穹拱型腔设计为较厚的平滑的穹拱曲面型腔。定位盲孔位于镦锻下模2的正中心，定位盲孔￠30～40mm、深5～8mm。第一穹拱型腔以及第二穹拱型腔的设计，锻制坯料的形状，不易产生尖角，可以均衡坯料热量分布，便于坯料在预锻模具中准确定位和充分限制地流动。

上述镦锻模具充分利用模具的良好定位台，平稳定位坯料；镦锻模具的平滑的穹拱形曲面型腔增强材料流动性，均衡坯料周边厚度，坯料剖切面光滑无尖角，热量分布集中度高。镦锻下模的定位盲孔，可产生带中心锥形浅柱台，便于坯料准确地放置到预锻模具下模型腔内，从而避免锻造力偏载或材料分布不均的现象。在镦锻的穹形圆盘坯料，温度分布场利于预锻时改善坯料在型腔内的流动性，利于材料填充模具型腔，预锻件周边尺寸均匀，封闭锻制过程无毛刺缺陷。

参见图2，在一具体实施方式中，所述预锻模具包括预锻上模组件、以及预锻下模组件；所述预锻上模组件与所述预锻下模组件相对设置；所述预锻上模组件包括预锻上模23、套设在所述预锻上模23的预锻上模外套22、以及预锻上底座21；所述预锻上模23通过所述预锻上模外套23固定在所述预锻上底座21上；更具体地，所述预锻上模23通过预锻上模外套23用内六角圆柱头螺栓紧固在预锻上底座21上。所述预锻下模组件包括预锻下模25、套设在所述预锻下模的预锻下模外套24、及预锻下底座26、预锻顶料杆27、以及预锻退料器28；所述预锻下模25通过所述预锻下模外套24固定在所述预锻下底座26上。具体地，所述预锻下模25通过预锻下模外套24用内六角圆柱头螺栓紧固在预锻下底座26上。

其中，预锻上模外套对预锻上模施加预应力作用。预锻下模外套对预锻下模施加预应力作用。预锻上模外套、预锻下模外套用于限定外径尺寸，模具型腔外径尺寸比终锻模具减小0.15～0.3mm；预锻上模和预锻下模型腔过渡圆角，参照终锻型腔适度模糊化处理，预锻上模与预锻上模外套过渡配合；预锻下模与预锻下模外套间隙配合，间隙0.03～0.05mm。在预锻下模面下部设置容纳腔，该容纳腔用于容纳锻造氧化皮和残余冷却液；另外，该容纳腔还可用于模腔空气排出，增强填充能力。预锻顶料杆、预锻退料器的设置，有利于快速顶出预锻坯料。

参见图3，在一具体实施例中，所述终锻模具包括终锻上模组件、以及终锻下模组件；所述终锻上模组件与所述终锻下模组件相对设置；所述终锻上模组件包括终锻上模33、套设在所述终锻上模33的终锻上模外套32、以及终锻上底座31；所述终锻上模33通过所述终锻上模外套32固定在所述终锻上底座31上；更具体地，所述终锻上模33通过终预锻上模外套32用内六角圆柱头螺栓紧固在终锻上底座31上。所述终锻下模组件包括终锻下模35、套设在所述终锻下模的终锻下模外套34、及终锻下底座36、终锻顶料杆37、以及终锻退料器38；所述终锻下模35通过所述终锻下模外套34固定在所述终锻下底座36上。更具体地，所述终锻下模35通过终预锻下模外套34用内六角圆柱头螺栓紧固在终锻下底座36上。

其中，终锻上模外套对终锻上模施加预应力作用。终锻下模外套对终锻下模施加预应力作用。终锻上模外套、终锻下模外套用于限定外径尺寸，终锻上模与终锻上模外套过渡配合；终锻下模与终锻下模外套间隙配合，间隙0.03～0.05mm。在终锻下模面下部设置容纳腔，该容纳腔用于容纳锻造氧化皮和残余冷却液；另外，该容纳腔还可用于模腔空气排出，增强填充能力。终锻顶料杆、终锻退料器的设置，有利于快速顶出终锻坯料。

在其中一个优选实施方式中，所述热锻装置还包括冲孔压标记复合模具。该复合模具下模冲头上设有定位孔穴，用于中心定位放置热锻件盘体；下模浮动推料器与上冲头抱合匹配完成热整形；标记钢印，穿过浮动推料器，镶嵌在下模固定座上，上冲头推动锻件盘体下行至特定高度，从而完成冲标记。

在其中一个优选实施方式中，直接与热锻材料接触的模具的材料为含硼模具钢，所述含硼模具钢的各组分及其质量百分比为：c的含量为0.38～0.42%,cr的含量为8.8～10.2%,si的含量为0.35～0.40%,mn的含量为0.75～0.90%,ni的含量为0.32～0.40%,mo的含量为0.08～0.12%,v的含量0.40～0.45%,n的含量为0.005～0.012%,al的含量为0.010～0.025%,b的含量为0.20～0.25%,p的含量为0.030%,s的含量≤0.025%，余量为fe。采用上述材料，可以强化模具型腔近表面的硬度，增强表面光洁度，减少锻造中材料热流动阻力。

本发明还公开了一种热锻方法，其包括如下步骤：

s1、对坯料进行倒角，然后沿倒角对称中心锯切，再涂覆热润滑剂。

在一具体实施方式中，坯料到下料工位后，利用安装在锯床上的倒角工装先行对坯料进行倒角，倒角一般推荐为圆角，中小锻件取r3～r5。坯料倒角，可以预防闭式模具中坯料流动中形成折叠、紊流等不良现象。

然后沿倒角对称中心锯切。控制下料质量公差：光亮钢为±0.0025～±0.005kg，普通钢为±0.005～±0.010kg，材料坯料按照实际质量以每3至5克适当细分为几组。

在坯料断开后，优选地趁锯削产生的摩擦热量涂覆热润滑剂。趁热涂覆润滑剂，能够快速干燥，增强附着力。涂覆热润滑剂，可以避免坯料在高温加热时材料因热膨胀等原因导致坯料粘连。

s2、将涂覆有热润滑剂的坯料进行镦锻处理，得到镦锻件。

具体镦锻过程，采用上述镦锻模具进行镦锻，在此不再赘述。

在制备齿轮锻件时，得到的镦锻件的结构如图4所示。

s3、将所述镦锻件进行预锻处理，得到预锻件。

具体预锻过程，采用上述预锻模具进行镦锻，在此不再赘述。

在预锻处理之后，还包括将预锻件以及预锻模具在2.5分钟内冷却至550～600℃；然后升温至1030～1050℃后，保温2小时；接着在930～950℃后保温2小时，然后在160～200℃的碎火硝盐炉中进行冷却，冷却时间为1.5～2小时；然后在空气中自然冷却至室温；最后将淬火后的预锻件以及预锻模具在200～220℃进行回火处理，处理时间为6～8小时，然后炉冷至100℃后出炉空冷。

在制备齿轮锻件时，得到的预锻件的结构如图5所示。

s4、将所述预锻件进行终锻处理。

具体终锻过程，采用上述终锻模具进行镦锻，在此不再赘述。

在制备齿轮锻件时，得到的终锻件的结构如图6所示。

最后，进行热冲切、压标记、整形工序，优选采取通过一套复合模具集成独立工序，一次冲切即实现的模具。优选地，采用风冷线，定置摆放工件，这样可以减小形变，消除过程磕碰损伤等锻造缺陷。

最后得到成品的结构如图7所示。

上述热锻方式，先镦锻再预锻后终锻，且通过倒角、涂覆热润滑剂等工艺充分结合了锻造模具型腔内坯料流动性，工步间坯料定位一致性，利用增强坯料流动性，解决坯料放置定位的稳定性和一致性，特别适用于大镦锻比薄壁件。

本发明的热锻方法还集成了倒角、下料、热涂覆耐热润滑剂技术，锻造模具热处理和表面处理技术、锻造模具表面维护技术、产品锻造风冷技术等。

本发明充分结合了锻造模具型腔内坯料流动性，工步间坯料定位一致性，利用增强坯料流动性，解决坯料放置定位的稳定性和一致性，减小冲切和压标记形变负面影响，成品锻件的不良品率低于50ppm，远低于预测的同行业3000ppm的平均水平：单位产品材料利用率由75～85%，提高到98～99.3%：节约了原材料，并且节能减排。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。