一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模及其成型方法技术

本发明专利技术公开了一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模及其成型方法，涉及金属超塑性变形技术领域，本发明专利技术包括下模组件和上模组件，所述的下模组件和上模组件之间形成成型腔，还包括与成型腔配合的挤压机构、卸料机构及冷却系统，所述的下模组件包括从下到上依次固定设置的下模板、凸模垫板和凸模固定板，所述的凸模固定板上通过螺钉和销钉紧固设置有凸模，所述的上模组件包括与凸模配合的凹模，所述的卸料机构包括凸模和凹模之间设置的卸料板，卸料板与固定设置在凹模上，所述的凸模穿过卸料板部分延伸到凹模内；本发明专利技术具有更好的尺寸精度、表面光洁度、强度以及耐磨性，可大大提高非晶合金柔轮产品的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模及其成型方法
本专利技术涉及金属超塑性变形
，更具体的是涉及一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形方法及其挤压磨具，用于非晶柔轮的制造。
技术介绍
柔轮作为谐波减速器的核心，在谐波减速器中是一个传递动力的关键零件，服役过程承受复杂的交变应力和摩擦磨损作用，容易发生疲劳断裂和磨损破坏，所以对其性能要求很高。目前柔轮的制备材料主要采用40CrMoNiA、40CrA、30CrMoNiA、38Cr2Mo2VA等中碳合金钢材料，力学性能指标：抗拉强度σb≥980MPa，屈服强度σs≥835MPa，疲劳强度≥480MPa，冲击韧性值akv≥98J/cm2，硬度≤269HB。而非晶合金与传统金属合金比较，由于具有特殊的微观结构，如原子排列长程无序、短程有序，没有晶体材料的位错、晶界等缺陷，因而具有优异的力学性能，例如，锆基非晶合金的强度是钛合金的两倍以上,锆基非晶合金的屈服强度为1800～2300MPa，疲劳强度高达1000MPa，这是传统金属材料很难达到的；非晶合金另一特点是在过冷液相区表现出的超塑性，通过控制超塑性挤压模具的精度得到尺寸精度和表面粗糙度达标的柔轮成形件，采用非晶合金超塑性成形的柔轮外齿的机械精度能够满足零件的精度要求，因此选用新型非晶合金，通过超塑性成形方法批量制造柔轮是一种切实可行的高效制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为了解决现有谐波减速器的柔轮容易发生疲劳断裂和磨损破坏的技术问题，本专利技术提供一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形方法及其挤压磨具。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，包括下模组件和上模组件，所述的下模组件和上模组件之间形成成型腔，还包括与成型腔配合的挤压机构、卸料机构及冷却系统，所述的下模组件包括从下到上依次固定设置的下模板、凸模垫板和凸模固定板，所述的凸模固定板上通过螺钉和销钉紧固设置有凸模，所述的上模组件包括与凸模配合的凹模，所述的卸料机构包括凸模和凹模之间设置的卸料板，卸料板与固定设置在凹模上，所述的凸模穿过卸料板部分延伸到凹模内，所述的凸模与卸料板为间隙配合,位于卸料板上方的凸模表面有向内的拔模角度α，及凸模表面与垂直于卸料板的夹角。进一步地，所述的冷水系统包括设置在凹模内的多组冷却水道、与多组冷却水道一一配合的多组冷水组件，每组冷水组件包括均包括开口向下的U形冷却水管和与U形冷却水管直边段对应的两个直形冷却水管，直形冷却水管与凹模的冷却水道为部分过盈配合和部分螺纹连接，U形冷却水管与凹模的冷却水道为过盈配合。进一步地，凹模的冷却水道是中间小两端大，其目的是为了方便安装直形冷却水管和U形冷却水管，同时也为了减少冷却水的循环阻力，凹模的中间冷却水道直径与直形冷却水管7和U形冷却水管内径相同。进一步地，直形冷却水管有8根，U形冷却水管有四根，每相邻两根直形冷却水管为一组，与U形冷却水管一一对应，其中有相邻两组直形冷却水管与凹模的冷却水道为过盈配合另两组直形冷却水管与凹模的冷却水道为螺纹连接，便于拆装；保证成形件可以从超塑性成形挤压模中取出，其中直形冷却水管和U形冷却水管在超塑性成形完成后才会有冷却水通入并进行循环。进一步地，所述的挤压机构包括位于凹模上方的上模板、上模板下方通过螺钉连接的挤压杆固定板、固定设置在挤压杆固定板下方的挤压杆，挤压杆与挤压杆固定板通过螺钉和销钉紧固和定位，所述的凹模上方设置有与成型腔连通的挤压孔，挤压杆下部延伸入凹模的挤压孔内且挤压孔间隙配合；上模板与液压机通过螺钉相连，上模板通过卸料螺钉和卸料螺母连接卸料板，以达到将成形件从凸模上卸下来，只有在卸料时卸料螺钉和卸料螺母才有配合关系，其余时刻两者无关。进一步地，所述的拔模角度α的值为1°～2°。进一步地，凸模与卸料板的接触面为第一分型面，用于将成形件从凸模上卸下来，凹模与卸料板的接触面为第二分型面，用于将成形件从挤压模中取出来。一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形方法，包括如下步骤：步骤1、备料：准备非晶合金棒坯，进行光整和打磨表层氧化皮；步骤2、塑性成形：把经过步骤1处理的非晶合金棒坯装入超塑性成形挤压模的凸模上和凹模内，并调节、固定模具保证非晶合金棒坯的位置感应线圈的中心，待温度上升到合适的过冷液相区温度时，压力机带动挤压杆以适当的速度匀速下降，直至超塑性变形完成，持续吹氩气到冷却完成；步骤3、冷却处理，完成第一次成型：经过步骤2处理后通入冷却水经直形冷却水管、凹模、U形冷却水管循环，在挤压杆保压中冷却下来，待完全冷却之后，形成超塑性成形件；步骤4、第一次取件：完全冷却后，卸料螺钉带上卸料螺母，压力机上模带卸料板一起向上运动，第一分型面分离，将超塑性成形件从凸模上拔出；暂停压力机上模，将凹模与卸料板之间的连接螺钉拧下，压力机上模继续上行至预先设定的高度，第二分型面分离将超塑性成形件从超塑性成形挤压模中取出，完成一次成形过程；步骤5、二次成型：重复步骤2到4完成超塑性成形件的的二次成型。步骤6、取出超塑性成形件，完成工作。进一步地，步骤2中成形过程前会持续对超塑性成形挤压模吹氩气大约1～2min，降低该局部空间中的氧气含量及水蒸气含量。进一步地，整个成形过程中，将会持续对超塑性成形挤压模吹氩气，预防成形件的氧化和晶化。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术结构简单，与传统钢制材料相比，本专利技术所选的柔轮制作材料为高强度，高弹性，高耐磨性等优异性能的锆基非晶合金，具有更高的屈服强度和疲劳强度，是更为理性的柔轮选材，同时另一特点是其在过冷液相区表现出的超塑性，通过控制超塑性挤压模具的精度得到尺寸精度和表面粗糙度达标的柔轮成形件，除此之外，超塑性成形件的内部消除了内部缩孔等缺陷，进一步提高了产品的强度和耐磨性，通过本专利技术制造的非晶合金柔轮，具有更好的尺寸精度、表面光洁度、强度以及耐磨性，可大大提高非晶合金柔轮产品的使用寿命，并且该工艺方案为近净成形工艺，即在后序加工过程中，只需进行少量的加工，可降低加工成本和原料成本。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是超塑性成形件的结构示意图；图3是超塑性成形工艺流程图；附图标记：1—下模板，2—卸料螺母，3—凸模垫板，4—凸模固定板，5—凸模，6—卸料板，7—直形冷却水管，8—凹模，9—U形冷却水管，10—挤压杆，11—挤压杆固定板，12—上模板，13—卸料螺钉。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，包括下模组件和上模组件，所述的下模组件和上模组件之间形成成型腔，还包括与成型腔配合的挤压机构、卸料机构及冷却系统，其特征在于，所述的下模组件包括从下到上依次固定设置的下模板(1)、凸模垫板(3)和凸模固定板(4)，所述的凸模固定板(4)上通过螺钉和销钉紧固设置有凸模(5)，所述的上模组件包括与凸模(5)配合的凹模(8)，所述的卸料机构包括凸模(5)和凹模(8)之间设置的卸料板(6)，卸料板(6)与固定设置在凹模(8)上，所述的凸模(5)穿过卸料板(6)部分延伸到凹模(8)内，所述的凸模(5)与卸料板(6)为间隙配合,位于卸料板(6)上方的凸模(5)表面有向内的拔模角度α。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，包括下模组件和上模组件，所述的下模组件和上模组件之间形成成型腔，还包括与成型腔配合的挤压机构、卸料机构及冷却系统，其特征在于，所述的下模组件包括从下到上依次固定设置的下模板(1)、凸模垫板(3)和凸模固定板(4)，所述的凸模固定板(4)上通过螺钉和销钉紧固设置有凸模(5)，所述的上模组件包括与凸模(5)配合的凹模(8)，所述的卸料机构包括凸模(5)和凹模(8)之间设置的卸料板(6)，卸料板(6)与固定设置在凹模(8)上，所述的凸模(5)穿过卸料板(6)部分延伸到凹模(8)内，所述的凸模(5)与卸料板(6)为间隙配合,位于卸料板(6)上方的凸模(5)表面有向内的拔模角度α。


2.根据权利要求1所述的用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，其特征在于，所述的冷水系统包括设置在凹模(8)内的多组冷却水道、与多组冷却水道一一配合的多组冷水组件，每组冷水组件包括均包括开口向下的U形冷却水管(9)和与U形冷却水管(9)直边段对应的两个直形冷却水管(7)，直形冷却水管(7)与凹模(8)的冷却水道为部分过盈配合和部分螺纹连接，U形冷却水管(9)与凹模(8)的冷却水道为过盈配合。


3.根据权利要求2所述的用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，其特征在于，凹模(8)的冷却水道是中间小两端大，其目的是为了方便安装直形冷却水管(7)和U形冷却水管(9)，同时也为了减少冷却水的循环阻力，凹模(8)的中间冷却水道直径与直形冷却水管(7)和U形冷却水管(9)内径相同。


4.根据权利要求2所述的用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，其特征在于，直形冷却水管(7)有8根，U形冷却水管(9)有四根，每相邻两根直形冷却水管(7)为一组，与U形冷却水管(9)一一对应，其中有相邻两组直形冷却水管(7)与凹模(8)的冷却水道为过盈配合另两组直形冷却水管(7)与凹模(8)的冷却水道为螺纹连接，便于拆装；保证成形件可以从超塑性成形挤压模中取出。


5.根据权利要求1所述的用于非晶柔轮制造的超塑性成形挤压模，其特征在于，所述的挤压机构包括位于凹模(8)上方的上模板(12)、上模板(12)下方通过螺钉连接的挤压杆固定板(11)、固定设置在挤压杆固定板(11)下方的挤压杆(10)，挤压杆(10)与挤压杆固定板(11)通过螺钉和销钉紧固和定位，所述的凹模(8)上方设置有与成型腔连通的挤压孔，挤压杆(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇生中，丁瑞鲜，李晓诚，孙江龙，杨娜，樊建军，付小强，蒋希来，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62