一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属半固态成形技术领域，尤其涉及一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺。
【背景技术】
[0002]半固态金属成形是一种新兴的金属成形技术，其球形或者近球形的半固态浆料，具有流动性好、成形力低及成形后的零件性能好等优点，因此，将其应用于提高整体式铝基或铜基轴瓦的综合性能具有实际应用意义。应变诱发熔化激活法(SIMA)是有Young等于1981年首先提出来的一种制备半固态金属坯料的方法，首先，对传统连续铸造出晶粒细小的金属铸锭施加较大变形量以破碎器枝晶组织，再对热变形坯料进行少量的冷变形使其组织中储存一定的变性能，然后将经过变形的坯料分割成目标大小，最后将其加热到半固态温度区间并保温一定时间后，可获得具有球状微观组织的半固态坯料。其简化工艺为:仅对坯料施加大变形量的冷变形或温变形后，再对其进行半固态等温处理，从而获得理想的球状微观组织。
[0003]轴瓦作为汽车发动机的重要零件之一，其性能的优劣直接影响着发动机的速度、承载能力、工作可靠性和使用寿命。现阶段汽车发动机轴瓦主要采用的铜基和铝基合金两类轴瓦材料，铝基轴瓦材料因导热、耐腐蚀等性能优越而被广泛使用，但其强度偏低，针对该不足，目前采用较多的办法是:用一定的方法把铝基合金复合在钢质底板上形成钢背铝基双金属复合板，以弥补铝基合金强度和硬度不足的缺点，然后，将该钢背铝基双金属复合板卷焊成圆筒，再进行轴瓦的机加工成形。该方法可以很好的弥补铝基合金强度和硬度不足的缺点，但仍然存在铝基合金耐磨性差、复合板的界面结合强度不易控制、钢板卷焊成筒后的焊接强度不高、后续机加工困难以及整个轴瓦制造工艺复杂、成本高等缺点。因此，整体式铝基、铜基轴瓦或添加硬质合金的铝基、铜基复合轴瓦再次成为研宄的热点，而怎么提高轴瓦的综合性能成为研宄的核心问题。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺，通过该装置及工艺不仅能后制备出综合性能优越的细晶组织轴瓦，且具有工艺简单、成形速度快、自动化程度高、成本低等优点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置，包括预变形装置1、中频加热旋转装置II以及半固态镦压装置III三大部分，其中预变形装置I固定安装在中频加热旋转装置II上方，半固态镦压装置III位于预变形装置I的左后方，且半固态镦压装置III在中频加热旋转装置II内上下移动。
[0007]所述预变形装置I包括位于预变形装置I最上方的坯料推杆1-1，坯料推杆1-1的下端面与轴瓦坯料4的上端面接触，轴瓦坯料4的下端面局部与石英塞杆1-14相接触，且石英塞杆1-14穿过石英坩祸1-3下端的小孔限制了轴瓦坯料4在石英坩祸1-3内的移动，石英坩祸1-3外侧是第一空心紫铜螺旋管1-4，石英坩祸1-3上侧配合在第一端盖1-2内，且第一端盖1-2通过第一拉杆1-9与第三端盖1-10固定在一起，石英坩祸1-3下侧依次配合有石英挡板1-5以及第二端盖1-6，第二端盖1-6与套筒1-8固连在一起，套筒1-8下端与第三端盖1-10固连在一起，套筒1-8内是两个合并后可形成椭圆截面螺旋等通道结构的半椭圆截面螺旋等通道模具1-7，半椭圆截面螺旋等通道模具1-7下方是坯料顶杆
1-11，与坯料顶杆1-11下方接触的是硅钢推杆1-13，硅钢推杆1-13的上端外侧分布有螺线管 1-12。
[0008]所述中频加热旋转装置II包括底座2-1，且底座2-1上均布有四个底座通孔2-1-1使硅钢推杆1-13从中通过，底座2-1通过第二拉杆2-2与第三端盖1-10固连在一起，底座
2-1上还固连有电机支座2-3，电机支座2-3的下端固连有伺服电机2-4，伺服电机2_4的输出轴连接有联轴器2-11，联轴器2-11的另一端连接有传动件2-10，传动件2-10和第一旋转工作台2-5连接，在电机支座2-3与第一旋转工作台2-5之间设有圆锥滚子轴承2-9，第一旋转工作台2-5上均布有四个防止坯料顶杆1-11掉落的沉头孔2-5-1，第一旋转工作台2-5固连有支撑套筒2-6，支撑套筒2-6的上端固连有第二旋转工作台2-7，第二旋转工作台2-7上方均布有四个中频感应加热装置2-8。
[0009]所述中频感应加热装置2-8包括第四端盖2-8-1，第四端盖2_8_1通过第三拉杆2-8-2与第一旋转工作台2-5固连在一起，第四端盖2-8-1与第一旋转工作台2_5之间装配有奥氏体不锈钢坩祸2-8-3，奥氏体不锈钢坩祸2-8-3外侧是第二空心紫铜螺旋管2-8-4。
[0010]所述半固态镦压装置III包括配合在奥氏体不锈钢坩祸2-8-3内部且能够实现自由移动的半固态镦压杆3-1。
[0011]一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形工艺，包括以下步骤:
[0012]I)坯料预变形处理:
[0013]1.1)将轴瓦坯料4放入预变形装置I的石英坩祸1-3内，并通过石英塞杆1-14限制轴瓦还料4的移动；
[0014]1.2)给预变形装置I的第一空心紫铜螺旋管1-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对轴瓦坯料4感应加热，并控制感应加热温度为轴瓦坯料4的冷变形(不加热即零摄氏度)或温变形的温度区间内；
[0015]1.3)推动娃钢推杆1-13向上运动，以使还料顶杆1-11的最顶端与半椭圆截面螺旋等通道模具1-7变形段下侧平齐；
[0016]1.4)待步骤1.2)及1.3)完成后，拉出石英塞杆1_14以取消对轴瓦坯料4的限制，则轴瓦坯料4将下降到半椭圆截面螺旋等通道模具1-7的上端，然后，推动坯料推杆1-1对轴瓦坯料4进行挤压，则轴瓦坯料4会在两个半椭圆截面螺旋等通道模具1-7合并后形成的椭圆截面螺旋等通道结构的作用下逐渐变形为变形态轴瓦坯料5，继续挤压变形态轴瓦坯料5在坯料顶杆1-11的作用下又会被圆整，从而形成在内部存储有较大变形畸变能的畸变态轴瓦还料6 ；
[0017]1.5)给螺线管1-12通电，则硅钢推杆1-13的上端面会与坯料顶杆1_11的下端面紧紧的吸附在一起，同时下降硅钢推杆1-13从而带动位于坯料顶杆1-11上端的畸变态轴瓦坯料6下降，待硅钢推杆1-13的下端落入第一旋转工作台2-5的沉头孔2-5-1后螺线管1-12断电，停止吸附硅钢推杆1-13向下运动；
[0018]2)变形坯料的半固态保温处理:
[0019]2.1)控制伺服电机2-4使得位于第二旋转工作台2-7上且在步骤1.5)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°，同时给第二空心紫铜螺旋管
2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热；
[0020]2.2)重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后，位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8再次装载新的畸变态轴瓦坯料6 ；
[0021]2.3)控制伺服电机2-4使得位于第二旋转工作台2-7上且在步骤2.2)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°，同时给第二空心紫铜螺旋管2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热；
[0022]2.4)重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后，位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8再次装载新的畸变态轴瓦坯料6 ；
[0023]2.5)控制伺服电机2-4使得位于第二旋转工作台2_7上且在步骤2.4)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°，同时给第二空心紫铜螺旋管
2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热；
[0024]3)半固态浆料的镦压处理:
[0025]3.1)经过上述步骤2.5)之后，则半固态镦压杆3-1的正下方就是经过对畸变态轴瓦坯料6进行半固态保温处理后得到的半固态轴瓦坯料，于是，下降半固态镦压杆3-1对该半固态轴瓦坯料进行镦压；
[0026]3.2)镦压完成后，上升半固态镦压杆3-1，同时，上升位于半固态镦压杆3-1的正下方的硅钢推杆1-13，从而推动坯料顶杆1-11上升，进而将成形后的半固态轴瓦坯料7顶出；
[0027]4)成形件的机械加工:对步骤3)得到的成形后的半固态轴瓦坯料7进行机械加工，并将其分割为理想长度的轴瓦8 ;
[0028]5)半固态轴瓦的应变诱发与半固态镦压成形连续化生产，不断重复步骤I)、步骤2)、步骤3)以及步骤4)，则能够实现细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形的连续化生产。
[0029]相对于现有技术，本