一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法技术

本发明专利技术是一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法，其目的是提高高温合金棒材的可制备性，该技术方案中，利用高温合金锭坯自转和公转结合的形式在模具特定轨道内移动和滚动，可以很大程度地降低设备吨位，节约能源；高温合金坯料在开坯过程中，循环受到了径向方向的进给力，伴随着高温合金坯料的自转，径向进给力均匀分布在整个高温合金坯料上，相比于挤压过程，避免了因模具受损而发生的受力不均匀，微观组织更加均匀；高温合金坯料在受到了径向方向的进给力的同时，受对称磁力头的影响，能够避免类似于缩颈现象，保证了高温合金坯料端面的平整；开坯模具利用多向球头、球头万向结节和连杆实现变形量灵活调整，自动化水平较高。平较高。平较高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法


[0001]本专利技术是一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法，属于热加工


技术介绍

[0002]高温合金锭坯由于合金化程度高，铸锭很难直接变成锻件，因此需要对高温合金铸锭开坯。目前，常用的开坯方法挤压和多向锻造等。挤压作为高温合金常用的开坯方法之一，是将高温合金铸锭包裹在特殊材料做成的包套内，利用液压机单向挤压，使高温合金铸锭通过孔径较小的通道而发生塑性变形，从而实现开坯。但这种方法往往需要较大吨位的液压机，而且挤压棒材前部后后部往往有组织缺陷，降低了材料应用率。

技术实现思路

[0003]本专利技术正是针对上述现有现有技术的不足而设计提供了一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法，其目的是提高高温合金棒材的可制备性。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]本专利技术技术方案提供了一种用于高温合金锭坯的开坯模具，该开坯模具包括基座1和安装基座1上的支架2，在支架2上安装有环形的柱面轨道3，该柱面轨道3呈卧式并设置有进料长口11以使圆柱状的高温合金锭坯8进入并能够沿该柱面轨道3作环形旋转，在该柱面轨道3的内部、沿中心线设置有柱状的球头万向节轴5，球头万向节轴5的中心线与柱面轨道3的中心线重合并与水平面平行，沿球头万向节轴5的外圆周面均匀设置有连杆6，连杆6的顶端安装有柱状的多向球头压柱4，多向球头压柱4的中心线与球头万向节轴5的中心线平行，多向球头压柱4能够沿连杆6伸缩且形成一个可变直径的柱形压力面12，该柱形压力面12与直径不变的柱面轨道3之间的空间构成圆柱状的高温合金锭坯8开坯的模具腔。
[0006]在实施时，在该柱面轨道3的两侧、沿柱面轨道3中心线各设置一个对称的磁力头7，两个磁力头7能够沿柱面轨道3作圆周运动并作用于所述模具腔内的圆柱状的高温合金锭坯8的两端，并保持在轨道内与高温合金锭坯8一起同步公转和自转。
[0007]本专利技术技术方案还提供了一种上述用于高温合金锭坯的开坯模具的开坯方法，该开坯方法的步骤是：
[0008]步骤一、高温合金锭坯准备
[0009]准备直径为Φ100mm～Φ200mm的高温合金棒料，并根据高温合金锭棒料的直径计算并截取一定长度的高温合金坯料10，长度与直径的关系满足公式1：
[0010]2≤L/D≤1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0011]式1中，L为高温合金坯料10的长度，D为高温合金坯料10的直径；
[0012]然后将高温合金坯料10放入封闭的钢外套9内，得到圆柱状的高温合金锭坯8；
[0013]步骤二、第一道次开坯
[0014]模具准备好以后，将高温合金锭坯8加热至1000～1150℃，保温2h～3.5h后，通过
柱面轨道3的进料长口11送入柱面轨道3，高温合金锭坯8沿柱面轨道3自由下落并滚动，在这一过程中，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯(8)的变形量达到25％，第一道次挤压结束；
[0015]步骤三、第二道次开坯
[0016]重复步骤二，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，移动的顺序与高温合金坯料8的滚动路径同步，并且移动距离为D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯(8)的变形量达到50％，第二道次挤压结束；
[0017]步骤四、第三道次开坯
[0018]重复步骤三，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，移动的顺序与高温合金坯料8的滚动路径同步，并且移动距离为D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯8的变形量达到75％，第三道次挤压结束；
[0019]步骤六、后处理
[0020]从柱面轨道3的下方取出高高温合金锭坯8，进行吹砂，即获得开坯后的高温合金锭坯。
[0021]在实施时，步骤一中，将截取后得到的高温合金坯料10的两个端面和圆周旋转面车光，表面光洁度不小于1.0。
[0022]在实施时，步骤一中，在得到的圆柱状的高温合金锭坯8的外表面均匀涂抹玻璃润滑剂。
[0023]在实施时，步骤一中，得到的圆柱状的高温合金锭坯8的长度小于柱面轨道3的宽度。
[0024]在实施时，步骤二、三、四中，所述高温合金锭坯8在柱面轨道3内沿柱面轨道3的公转速度应达到5～10mm/s，借助马格努斯效应使高温合金锭坯8的自转速度应达到3～10rad/s。
[0025]在实施时，步骤二、三、四中，所述高温合金锭坯8在柱面轨道3内沿柱面轨道3的公转速度下降到1～4mm/s时，利用磁力头7对高温合金锭坯8进行加速。
[0026]本专利技术技术方案与现有高温合金的开坯技术相比，其优点主要体现在：
[0027]1、高温合金锭坯8利用自转和公转结合的形式在模具特定的柱面轨道3内移动和滚动，可以很大程度地降低设备吨位，节约能源；
[0028]2、高温合金锭坯8在开坯过程中，循环受到了径向方向的进给力，伴随着高温合金锭坯8的自转，径向进给力均匀分布在整个高温合金锭坯8上，相比于挤压过程，避免了因模具受损而发生的受力不均匀，微观组织更加均匀；
[0029]3、高温合金锭坯8在受到了径向方向的进给力的同时，受对称磁力头7的影响，能够避免类似于缩颈现象，保证了高温合金锭坯8端面的平整；
[0030]4、开坯模具利用多向球头压柱4、球头万向节轴5和连杆6实现变形量灵活调整，自动化水平较高。
附图说明
[0031]图1为本专利技术技术方案中的开坯模具的结构示意图
[0032]图2为本专利技术技术方案中的高温合金锭坯8的结构示意图
[0033]图3为本专利技术技术方案中的磁力头7与高温合金锭坯8相互作用的示意图
具体实施方式
[0034]以下将结合实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述：
[0035]参见附图1、2、3所示，该种用于高温合金锭坯的开坯模具包括基座1和安装基座1上的支架2，在支架2上安装有环形的柱面轨道3，该柱面轨道3呈卧式并设置有进料长口11以使圆柱状的高温合金锭坯8进入并能够沿该柱面轨道3作环形旋转，在该柱面轨道3的内部、沿中心线设置有柱状的球头万向节轴5，球头万向节轴5的中心线与柱面轨道3的中心线重合并与水平面平行，沿球头万向节轴5的外圆周面均匀设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高温合金锭坯的开坯模具，其特征在于：该开坯模具包括基座(1)和安装基座(1)上的支架(2)，在支架(2)上安装有环形的柱面轨道(3)，该柱面轨道(3)呈卧式并设置有进料长口(11)以使圆柱状的高温合金锭坯(8)进入并能够沿该柱面轨道(3)作环形旋转，在该柱面轨道(3)的内部、沿中心线设置有柱状的球头万向节轴(5)，球头万向节轴(5)的中心线与柱面轨道(3)的中心线重合并与水平面平行，沿球头万向节轴(5)的外圆周面均匀设置有连杆(6)，连杆(6)的顶端安装有柱状的多向球头压柱(4)，多向球头压柱(4)的中心线与球头万向节轴(5)的中心线平行，多向球头压柱(4)能够沿连杆(6)伸缩且形成一个可变直径的柱形压力面(12)，该柱形压力面(12)与直径不变的柱面轨道(3)之间的空间构成圆柱状的高温合金锭坯(8)开坯的模具腔。2.根据权利要求1所述的用于高温合金锭坯的开坯模具，其特征在于：在该柱面轨道(3)的两侧、沿柱面轨道(3)中心线各设置一个对称的磁力头(7)，两个磁力头(7)能够沿柱面轨道(3)作圆周运动并作用于所述模具腔内的圆柱状的高温合金锭坯(8)的两端，并保持在轨道内与高温合金锭坯(8)一起同步公转和自转。3.一种权利要求1所述用于高温合金锭坯的开坯模具的开坯方法，其特征在于：该开坯方法的步骤是：步骤一、高温合金锭坯准备准备直径为Φ100mm～Φ200mm的高温合金棒料，并根据高温合金锭棒料的直径计算并截取一定长度的高温合金坯料(10)，长度与直径的关系满足公式1：2≤L/D≤1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1式1中，L为高温合金坯料(10)的长度，D为高温合金坯料(10)的直径；然后将高温合金坯料(10)放入封闭的钢外套(9)内，得到圆柱状的高温合金锭坯(8)；步骤二、第一道次开坯模具准备好以后，将高温合金锭坯(8)加热至1000℃～1150℃，保温2h～3.5h后，通过柱面轨道(3)的进料长口(11)送入柱面轨道(3)，高温合金锭坯(8)沿柱面轨道(3)自由下落并滚动，在这一过程中，多向球头压柱(4)通过连杆(6)依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯(8)的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料(10)直径D的1/4，此时，所述柱形压力面(12)的直径变小，高温合金锭坯(8)在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰博，方爽，李凯，陈由红，东赟鹏，张敏聪，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：