一种板坯拔长用锻造砧具设计方法技术

本发明专利技术属于金属加工领域，具体涉及一种板坯拔长用锻造砧具设计方法，包括以下步骤：S1，确定砧具的总宽L；S2，确定砧具的平行段长度Lp和圆弧段长度Lr；S3，确定砧具的圆弧段；S4，确定砧具总长B和高度H；S5，根据S1～S4可唯一确定锻造砧具的工作结构，上砧和下砧工作面结构相同。通过本发明专利技术设计出一种平行段短、出入口圆弧段长的专用锻造砧具，减小拔长时变形死区、提高变形均匀性，并通过非1/4圆弧设计提高砧具对坯料的轴向压力，促使坯料长度快速延长，即提高拔长效率。即提高拔长效率。即提高拔长效率。

【技术实现步骤摘要】
一种板坯拔长用锻造砧具设计方法


[0001]本专利技术属于金属加工领域，具体涉及一种板坯拔长用锻造砧具设计方法。

技术介绍

[0002]自由锻为一种常规的金属塑性加工方法，压力机的上下砧具与金属接触，施加压力使其发生塑性变形，通过多次镦粗、拔长等锻造方式，使金属达到目标尺寸和组织性能。钛合金因比强度高，是轻质高强航空承力件的优选材料。随着我国装备水平的不断提高，钛合金承力件逐渐趋于整体化、大型化，所用的钛合金材料单重最大可达到3吨级，框形件选用的钛合金坯料从棒材逐步转换为板坯。大型航空承力用钛合金板坯常以自由锻的方式生产，制成的成品板坯厚度介于80mm～200mm不等，投影面积最大可达3m2。大规格钛合金板坯的自由锻加工方法涉及镦粗和拔长两种变形方式，其中拔长是加工后期板坯成形的主要方式，拔长锻造时所用的锻造砧具对板坯表面质量、变形均匀性、变形效率及组织均匀性有重要影响。
[0003]常规锻造砧具均为出入口稍作倒角的平砧，适用于镦粗和拔长等多种变形，这种平砧在锻造时与金属的接触面积大，由于接触摩擦力的作用，物料表面存在较大的变形死区。加之板坯在宽度方向的尺寸加大，相较于棒材拔长，前者的接触面积更大，而心部物料没有砧子摩擦力的约束正常参与变形，这种物料表面与心部变形的差异会进一步加重板坯的组织不均匀性，成品板坯常出现微观组织分层等问题。此外传统平砧锻造板坯时接触死区的面积大，限制了金属流动，拔长效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种板坯拔长用锻造砧具设计方法。通过本专利技术设计出一种平行段短、出入口圆弧段长的专用锻造砧具，减小拔长时变形死区、提高变形均匀性，并通过非1/4圆弧设计提高砧具对坯料的轴向压力，促使坯料长度快速延长，即提高拔长效率。
[0005]本专利技术为实现上述目的提供的技术方案如下：
[0006]一种板坯拔长用锻造砧具设计方法，包括以下步骤：
[0007]S1，确定砧具的总宽L；
[0008]S2，确定砧具的平行段长度Lp和圆弧段长度Lr；
[0009]S3，确定砧具的圆弧段；
[0010]S4，确定砧具总长B和高度H；
[0011]S5，根据S1～S4可唯一确定锻造砧具的工作结构，上砧和下砧工作面结构相同。
[0012]优选的，所述S2中，确定砧具的平行段长度Lp和圆弧段长度Lr的具体步骤为：
[0013]A1，确定圆弧段长度Lr的最小值和平行段长度Lp的最大值；
[0014]A2，设定平行段长度Lp的值，确定圆弧段长度Lr的值。
[0015]优选的，所述步骤A1中，确定圆弧段长度Lr的最小值和平行段长度Lp的最大值的具体方法为，设计：
[0016]Lr≥Lp/2
[0017]其中，Lp为平行段长度，Lr为圆弧段长度。
[0018]优选的，所述S3中，确定砧具的圆弧段的具体步骤为：
[0019]B1，通过圆弧段长度Lr和平行段长度Lp确定圆弧段的起点P1；
[0020]B2，通过起点P1确定圆弧段高度H1；
[0021]B3，通过圆弧段高度H1确定圆弧段的终点P2；
[0022]B4，通过圆弧段的起点P1、圆弧段的终点P2及圆弧与工作面平行段在P1点相切的关系，确定出砧具圆弧段。
[0023]优选的，所述S4中，砧具总长B大于可能生产的最宽的产品宽度。
[0024]优选的，所述S4中，砧具高度由设备员根据砧具整体结构强度决定，砧具高度大于物料高度，推荐在300mm～600mm取值。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]1、一方面是采用宽的圆弧段减小变形死区、增加表面变形，充分发挥圆弧对物料表面的轴向挤压作用，促进物料的轴向延长、提高拔长效率；
[0027]2、另一方面是采用非1/4圆弧设计，这种设计支持圆弧段的平缓设计，即圆弧接近于直线但非直线，在拔长时这种设计允许板坯以很小的送进量送进拔长，而拔长送进量减小则能有效提升物料的变形均匀性。
附图说明
[0028]图1为砧具的俯视图。
[0029]图2为砧具的正视图。
[0030]图3为圆弧段设计方法示意图。
[0031]图中，L为砧具总宽，Lp为平行段长度，Lr为圆弧段长度，P1为圆弧段的起点，P2为圆弧段的终点，B为砧具总长，H为砧具高度，H1为圆弧段高度，P3为圆弧段的圆心，R为圆弧的半径。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面将结合本专利技术的附图和实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚完整的描述。
[0033]本专利技术公开一种板坯拔长用锻造砧具设计方法，包括以下步骤：
[0034]S1:确定砧具总宽L：厚度为80～200mm大型板坯拔长用平砧砧宽范围为500～700mm，定义砧宽L由两侧圆弧段(长度为Lr)和中间平行段(长度为Lp)构成，圆弧段在平行段两侧对称分布，圆弧起点与平行段终点相切，见附图1和附图2。
[0035]砧宽L的公式为：
[0036]L＝Lp+2Lr
[0037]其中，Lp为平行段长度，Lr为圆弧段长度。
[0038]S2:确定平行段长度Lp和圆弧段长度Lr。
[0039]A1，确定圆弧段长度Lr的最小值和平行段长度Lp的最大值。
[0040]具体方法为：设计
[0041]Lr≥Lp/2
[0042]其中，Lp为平行段长度，Lr为圆弧段长度。
[0043]由于L＝Lp+2Lr，可以确定Lr的最小值和Lp的最大值，Lr越大时，板坯拔长时的弯曲倾向增加。
[0044]传统平砧平行段长度大，砧子边缘倒角仅是为避免平砧边缘棱角过于尖锐，对物料造成应力集中而导致损伤，因此平砧倒角的圆弧半径值与平行段长度值的比值很小，倒角在锻造过程中对物料的主变形影响可忽略。由于物料与圆弧段接触部分摩擦力方向与物料长度方向不平行，该处物料变形受摩擦力影响小，因此通过设计Lr≥Lp/2，发挥圆弧段在变形阶段的作用，在减小平行段的同时增大圆弧长度即可促进物料变形，从根本上改变出入口圆弧在板坯拔长过程中的作用效果。
[0045]A2，设定平行段长度Lp的值，根据L＝Lp+2Lr可以确定圆弧段长度Lr的值。
[0046]不同的材料软硬有别，在相同变形程度下弯曲倾向也有差异，生产线主要产品如为对平直度要求高的产品，设计时Lr可靠下限取值。
[0047]S3：圆弧段设计：砧具两侧圆弧段对称，设计方法相同，见附图3。
[0048]B1，通过圆弧段长度Lr和平行段长度Lp确定圆弧段的起点P1。
[0049]Lp段和Lr段的一侧交点P1为砧具圆弧段的起点，圆弧段与工作面在P1点处相切。
[0050]B2，通过起点P1确定圆弧段高度H1。
[0051]圆弧段高度为H1，H1与Lr之比为0.3，且H1在50mm～100mm间取整数毫米值。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种板坯拔长用锻造砧具设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，确定砧具的总宽L；S2，确定砧具的平行段长度Lp和圆弧段长度Lr；S3，确定砧具的圆弧段；S4，确定砧具总长B和高度H；S5，根据S1～S4可唯一确定锻造砧具的工作结构，上砧和下砧工作面结构相同。2.根据权利要求1所述的板坯拔长用锻造砧具设计方法，其特征在于，所述S2中，确定砧具的平行段长度Lp和圆弧段长度Lr的具体步骤为：A1，确定圆弧段长度Lr的最小值和平行段长度Lp的最大值；A2，设定平行段长度Lp的值，确定圆弧段长度Lr的值。3.根据权利要求2所述的板坯拔长用锻造砧具设计方法，其特征在于，所述步骤A1中，确定圆弧段长度Lr的最小值和平行段长度Lp的最大值的具体方法为，设计：Lr≥Lp/2其中，Lp为平...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨彪，刘向宏，宋明龙，魏太春，杜真一，王晓亮，冯琪，罗文忠，王凯旋，和永岗，杜予晅，冯勇，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：