大、中型铝合金件等温模锻.pdf

本发明是大、中型铝合金件等温模锻的工艺方法。
    等温锻造是美国在六十年代中期率先开始研究，並发展起来的一种新工艺。1968年和1971年，苏联先后获得钛及钛合金叶片毛坯等温模锻方法的发明证书和生产等温变形用的装置的发明证书〔C·3菲格林·B·B包义佐夫等人和C·3菲格林，B·B包义佐夫，F·B列夫琴柯等人，分别获得发明证书№260382和315489-《发明、创造、工业样品商标》公报了1970№3、1971№29〕。1972年美国也发表了相似的专利〔№3635068和36982191972〕。近几年来，等温模锻工艺应用研究在几个发达国家中进展较快，但主要致力于以钛合金为代表的难变形合金等温变形的实用性研究和方法的发明上。用等温锻造工艺生产不同材料、不同形状、不同精度要求的零件，应采用不同的工艺方法。

    本发明的目的是提供一种用等温锻造的工艺方法生产大、中型铝合金零件。

    本发明的特征在于：

    1.模具材料及模具结构。利用新研制成功的3Cr3Mo3VNb模具材料在500℃以下工作时，硬度和强度基本不下降这一特点，本发明解决了等温变形过程中，模具的热强问题，保证了模锻件的精度要求。采用分离组合式模具结构，克服了制模、安装等困难。

    2.模具加热。为了降低加热装置的造价，从而降低生产成本，本发明选择了电阻丝加热方式对模具进行加热。设计成上下分离式的电阻加热器对上下模具分别加热。模具加热器采用了PID精密控温设备，对上下模具分别进行模心及模具表面温度的控制。保证了模腔温度在工艺要求范围之内。加热器采用高强度超轻耐火材料作炉衬及硅酸铝陶瓷纤维等材料保温绝热，並在上下模座处设计了水冷板，保护锻压设备。

    3.工艺参数。以飞机刹车铝合金轮毂为例如附图所示。其最小壁厚约为6mm;最大外径约φ400mm;深度约为204mm。该件各部位截面相差很大，具有较高的工艺难度。本方法应用“主应法”塑性成形理论，借助于微机计算，选出理想的坯料几何尺寸。从而解决了金属过早充满中部型腔，而外部还没有成形等问题，防止金属的倒流;避免了由于中部过早充满型腔造成三向压应状态，使中部模具工作应力升高等现象，並保证了锻件地流线。

    锻造温度的选择。在考虑变形热使坯料温度明显升高的因素，保证锻件冶金质量及使用性能的前提下，来选择等温锻造温度。因合金材料不同，锻造温度不同，本发明的铝合金等温锻造温度为350～450℃。考虑到铝合金在高温下变形易粘模具等问题，模具加热温度低于锻造温度0～40℃。

    4.润滑。采用专用润滑剂喷涂模具和坯料表面同时用二硫化钼和20＃机油混合物在模锻前再次润滑模具和坯料。由于20＃机油的燃烧产生气体，消除了锻件局部真空，便于脱模，解决了锻件粘上模的问题並用顶出机构将锻件顶出下模。

    本发明解决了大、中型铝合金件等温模锻中的模具材料，模具加热器、工艺参数、模具的加热控温、润滑等问题，並实现了铝合金件的精锻。由于本发明解决了铝合金等温锻造中的上述关键问题，从而在液压机上实现了大、中型铝合金件的等温模锻。如上述的飞机刹车轮毂，本发明解决了原铸镁件寿命低的问题，把原每个铸镁刹车轮毂的300个起落次数寿命提高到约2500个。本发明与现有工艺方法相比，解决了高筋、薄壁、精度要求较高的复杂大、中型铝合金零件成形难的问题，实现了铝合金复杂锻件的少、无切削加工。本发明适合于生产航空、航海、航天、机电等领域里的大、中型铝合金件。