一种弧形锻件的差速锻造方法及成形模具技术

本发明专利技术公开了一种弧形锻件的差速锻造方法及成形模具，属于锻造技术领域。针对弧形锻件成形困难和纤维组织流向与其走向不一致的问题，本发明专利技术采用梯形直坯进行锻造，梯形直坯的截面为直角梯形，包括：将梯形直坯放置于组合弹性模组和下平砧之间，逐步向前送进锻压，并重复送进锻压操作，以实现拔长并弯曲成形，梯形直坯以其直角腰面贴合下平砧；组合弹性模组包括多个弹性模，多个弹性模沿梯形直坯的斜腰方向并列排布，多个弹性模对梯形直坯锻压时，同时接触梯形直坯。本发明专利技术利用梯形直坯两侧金属流动速度差实现坯料弯曲，成形简单，同时通过使用组合弹性模组阻碍坯料拔长过程中金属的横向流动，使金属沿坯料轴向流动，确保坯料曲率半径。坯料曲率半径。坯料曲率半径。

【技术实现步骤摘要】
一种弧形锻件的差速锻造方法及成形模具


[0001]本专利技术涉及锻造领域，尤其涉及一种弧形锻件的差速锻造方法及成形模具。

技术介绍

[0002]现有弧形锻件锻造方法如图2所示，即将钢锭锻造成能够包络覆盖住弧形锻件的宽板锻件，再通过机械加工方式加工至弧形锻件的尺寸形状。但该方法成形困难，锻件机械加工余量极大，材料利用率极低，且锻件纤维组织方向与弧形构件走向不一致，尤其是对于超大型弧形锻件特殊的形状和巨大的尺寸特点，其问题更为突出。
[0003]超大型扁截面弧形锻件特征如图1所示，该锻件特点是锻件弧形直径大于8000mm，截面宽度大于1600mm，截面宽高比大于3，弧度大于180
°
。
[0004]针对上述问题现有技术中也有相应改进，如公开日为2020
‑6‑
30，公开号为CN111346998A的中国专利申请公开了一种带圆柱体弧形锻件的制备方法。该方法包括：(1)锻造板坯：对铸锭镦粗、拔长，并锻造成板坯；(2)热轧钢坯：对板坯进行多道次轧制得到热轧扁长钢坯；(3)局部堆积镦粗：使用局部镦粗成形装置对扁长钢坯局部位置进行多道次局部堆积镦粗，经整形及机械加工制得带圆柱体扁长钢坯；(4)热推弯成形：使用热推弯成形设备对带圆柱体扁长钢坯进行分段式弯制成形，最终得到带圆柱体弧形锻件；(5)性能热处理：成形锻件经性能热处理满足产品性能要求。本专利技术可较高效实现大型带圆柱体弧形锻件的成形，减少加工余量，提高材料利用率，并得到一致性良好的晶粒及组织，保证了锻件的综合性能。该技术方案的核心技术关键在于热推弯成形。该技术需要进行连续弯制，这需要先通过中频感应加热线圈，快速地、在线地、连续地对成形区前的坯料加热至1000℃以上，即如说明书中[0083]所述，也即需要进行高温塑性成形，坯料需要在短时间内全截面加热到很高的温度，该方法对感应加热线圈的加热能力要求很高。对于空心件或截面尺寸较小的零件，该方法可行。但对于截面宽度大于1600mm的超大型锻件，所需的感应加热线圈功率极高，所需的中频感应加热线圈机器配套设备及其庞大复杂，同时热推弯成形区前可供感应线圈布置的空间有限，难以实现利用感应加热线圈快速地、在线地、连续地对成形区前的坯料加热至1000℃以上这一需求。因此，该技术方案对设备瞬时功率要求极高，所需配套设备复杂，同时不适用于超大型弧形锻件。
[0005]又例如公开日为2020
‑
12
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1，公开号为CN112008025A的中国专利申请公开了一种大型弯刀板类锻件的自由锻成形工艺及模具，涉及锻造
，包括步骤一，以长方坯为初始坯料，使用凸面型砧进行高温自由锻成形，得到截面为哑铃形的长条坯料；步骤二，将长条坯料沿中心线切割，得到两块两侧的厚度不同且平滑过渡的预制坯；步骤三，使用带有导流槽和两侧非对称挡板的自由锻终锻拔长模具将切开后的预制坯进行高温锻造拔长，使预制坯外侧区域的材料厚度减薄并沿送进方向伸长，迫使预制坯向内侧弯曲，从而成形得到大型弯刀板类锻件。通过以上所述自由锻工艺方法和模具，实现了大型弯刀板类锻件的锻造成形，能够提高锻件性能和材料利用率，降低设备载荷，改善锻件成形效果并提高生产效率。该技术方案存在两个问题，(1)其坯料上、下面均为斜面，特别是下侧斜面，使得坯料
无法稳定有效的支撑，在模具上无法稳定，受重力或设备压力时，易向某侧倾斜转动，使其在终锻成形过程中坯料发生扭曲，锻件的曲率一致性和平面度都难以控制保证；(2)其终锻成形上下模具的成形面为两个平面，成形模具与坯料接触时，只先与坯料高侧接触，且压下过程中坯料横向流动无阻挡，根据金属塑性成形的最小阻力定律，坯料会优先从坯料高侧向坯料低侧流动，在高低两侧坯料均与模具接触后，此时高低两侧坯料高度已近相同，才能有效的沿坯料轴向方向流动，但此时高低两侧坯料高度已近相同，坯料向内弯曲动力不足，而当坯料向内弯曲动力不足时，两侧的挡板非但不能帮助坯料弯曲成形，还会因为坯料流向与挡板流向不一致，挡住坯料，造成其在模具型腔内卡住。根据本公司对该工艺方案的研究，在该工艺方案下，坯料弯曲角度实际只能达到90
°
左右，远远无法满足弧度大于180
°
的需求，同时锻件纤维组织方向较为杂乱。
[0006]因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案，以至少解决其中一个问题。

技术实现思路

[0007]为了解决相关的弧形锻件成形困难和纤维组织流向与其走向不一致的问题，本专利技术提供一种弧形锻件的差速锻造方法及成形模具。所述技术方案是：
[0008]一种弧形锻件的差速锻造方法，采用梯形直坯进行锻造，所述梯形直坯的截面为直角梯形，包括：将所述梯形直坯放置于组合弹性模组和下平砧之间，逐步向前送进锻压，并重复送进锻压操作，以实现拔长并弯曲成形，其中，
[0009]所述梯形直坯以其直角腰面贴合所述下平砧；
[0010]所述组合弹性模组包括多个弹性模，多个所述弹性模沿所述梯形直坯的斜腰方向并列排布，多个所述弹性模对所述梯形直坯锻压时，同时接触所述梯形直坯。
[0011]本专利技术的一个较佳实施例中，除位于所述梯形直坯最高侧的所述弹性模以外的所述弹性模包括弹性件和与所述弹性件连接的平砧，所述平砧用于与所述梯形直坯的斜腰面接触，且所述平砧位于所述弹性件的形变方向上。
[0012]本专利技术的一个较佳实施例中，还采用支撑模，所述支撑模位于多个所述弹性模的上方，多个所述弹性模在所述支撑模的带动下锻压所述梯形直坯。
[0013]本专利技术的一个较佳实施例中，所述支撑模包括顶面和分别位于所述顶面两侧的两侧面，多个所述弹性模位于两所述侧面之间，且由一所述侧面向另一所述侧面排布。
[0014]本专利技术的一个较佳实施例中，所述支撑模和所述下平砧之间设置有上下导向组件。
[0015]本专利技术的一个较佳实施例中，所述上下导向组件包括设置于所述支撑模上的导向柱和设置于所述下平砧对应位置的导向孔，所述导向柱的高度方向和所述导向孔的深度方向均与所述弹性模的锻压方向一致。
[0016]本专利技术的一个较佳实施例中，多个所述弹性模的自然高度满足：
[0017][0018]其中，P1、P2为梯形直坯的梯形截面上底与下底长度，N为弹性模的个数，T
n
为第n个弹性模的高度。
[0019]本专利技术的一个较佳实施例中，N在3～8之间。
[0020]本专利技术的一个较佳实施例中，多个所述弹性模与所述梯形直坯的接触面的纵向宽度S一致，向前送进时的每砧的进砧量M在之间。
[0021]另一技术方案是：
[0022]一种应用于以上任一所述的弧形锻件的差速锻造方法的成形模具，包括组合弹性模组，所述组合弹性模组包括多个弹性模，多个所述弹性模并列排布，且锻压时同时接触坯料。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024](1)本专利技术利用梯形直坯两侧金属流动速度差实现坯料弯曲，成形简单，同时通过使用组合弹性模组阻碍坯料拔长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弧形锻件的差速锻造方法，其特征在于，采用梯形直坯进行锻造，所述梯形直坯的截面为直角梯形，包括：将所述梯形直坯放置于组合弹性模组和下平砧之间，逐步向前送进锻压，并重复送进锻压操作，以实现拔长并弯曲成形，其中，所述梯形直坯以其直角腰面贴合所述下平砧；所述组合弹性模组包括多个弹性模，多个所述弹性模沿所述梯形直坯的斜腰方向并列排布，多个所述弹性模对所述梯形直坯锻压时，同时接触所述梯形直坯。2.根据权利要求1所述的弧形锻件的差速锻造方法，其特征在于，除位于所述梯形直坯最高侧的所述弹性模以外的所述弹性模包括弹性件和与所述弹性件连接的平砧，所述平砧用于与所述梯形直坯的斜腰面接触，且所述平砧位于所述弹性件的形变方向上。3.根据权利要求1所述的弧形锻件的差速锻造方法，其特征在于，还采用支撑模，所述支撑模位于多个所述弹性模的上方，多个所述弹性模在所述支撑模的带动下锻压所述梯形直坯。4.根据权利要求3所述的弧形锻件的差速锻造方法，其特征在于，所述支撑模包括顶面和分别位于所述顶面两侧的两侧面，多个所述弹性模位于两所述侧面之间，且由一所述侧面向另一所述侧面排布。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔振山，陶志勇，王长军，黄健，梁剑雄，周光明，杨志勇，余鹏，
申请(专利权)人：上海电气上重铸锻有限公司钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：