[发明专利]一种铝合金环件局部空心镦粗扩径方法

说明书

技术领域

本发明属于自由锻加工领域，特别涉及大型铝合金环件自由锻空心镦粗中的镦粗方法。

背景技术

锻造大几何尺寸或大变形载荷的空心锻件时，生产中通常采用局部空心镦粗工艺。局部空心镦粗工艺将环坯放置在下砧和垫板上，动力机构带动上砧板向下运动一段距离，对环件进行局部镦粗变形，动力机构带动上砧板向上运动，然后环件以顺时针或逆时针旋转一定角度a，上砧再次下压，如此反复，最后达到环件直径增大的目的。然而，现有局部空心镦粗工艺采用的砧板与坯料的接触面为光滑平面结构，进行局部空心镦粗时砧板对坯料金属各方向的流动阻力相同，而坯料本身周向流动阻力大于径向流动主力，坯料金属遵循最小阻力定律，首先沿环坯的径向流动，而非沿环坯的周向流动，造成了环件径向厚度过大，而外径不能有效扩大，最终环坯外径达不到规定尺寸，从而造成了环件报废。因此，为保证能成形合格的环件，目前只能靠增大环坯的规格来实现。而环坯规格的增大，势必会造成材料、能源的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能够提高环件材料利用率和节约能源的环件局部空心镦粗扩径方法。

本发明所涉及的一种铝合金环件局部空心镦粗扩径方法，包括如下步骤：

1)将带有弧形沟槽下砧和起平衡作用的垫板放置在水压机的工作平台上，然后将铝合金环坯放置在下砧和垫板上，调整位置保证其处于平衡状态；

2)调整完毕后，此时，上、下砧间距为440mm，由5000吨水压机驱动带有弧形沟槽的上砧以20mm/s的速度下移，缓慢给铝合金环坯施压，当上砧向下运动100mm后，上、下砧间距变为340mm后，由5000吨水压机驱动上砧上移，然后由夹钳持住铝合金环坯，旋转15°，并保持平衡。压机驱动带有沟槽的上砧再次下移100mm，进行局部塑性变形，直至第一圈压制完成；

3)由5000吨水压机驱动带有弧形沟槽的上砧以20mm/s的速度下移，缓慢给铝合金环坯施压，当上砧向下运动75mm后，上、下砧间距变为265mm后，由5000吨水压机驱动上砧上移，然后由夹钳持住铝合金环坯，旋转15°，并保持平衡。压机驱动带有沟槽的上砧再次下移75mm，进行局部塑性变形，直至第二圈压制完成；

4)由5000吨水压机驱动带有弧形沟槽的上砧以20mm/s的速度下移，缓慢给铝合金环坯施压，当上砧向下运动55mm后，当上、下砧间距变为210mm后，由5000吨水压机驱动上砧上移，然后由夹钳持住铝合金环坯，旋转15°，并保持平衡。压机驱动带有沟槽的上砧再次下移55mm，进行局部塑性变形，直至第三圈压制完成，达到尺寸要求。

所述上、下砧板与坯料接触的表面有呈同心圆等距分布的若干弧形沟槽；为了避免在错砧压制时产生折叠等缺陷，在下砧设置了工艺倒角；所述垫板仅起平衡作用。

本发明的方法是在环件成形过程中，通过对砧板设置沟槽等阻力结构，使环件成形中径周向流动阻力可控，使金属按照需要的方向流动，最终达到规定的尺寸要求。从而有效的减小了下料环坯规格，能降低前期设备扩孔的能力的要求，降低材料利用率及能源消耗的效果。

附图说明

图1是环件局部塑性变形扩径法示意图；

图2是上砧板的正视图及沟槽局部放大图；

图3是上砧板的仰视图；

图4是下砧板的正视图及沟槽局部放大图；

图5是下砧板的俯视图

图1和图5中：1、环坯  2、垫板  3、下砧  4、上砧 5、工艺倒角。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示，生产时将带有弧形沟槽下砧和起平衡作用的垫板放置在水压机的工作平台上，将尺寸Φ3500×Φ3012×440mm铝合金环坯放置在带有弧形沟槽的下砧和起平衡作用的垫板上，调整位置保证保证其处于平衡状态。此时，上、下砧间距为440mm，待调整完毕后，再将水压机活动横梁下移，缓慢给环坯1施压，与上下砧板接触的局部金属发生塑性变形，金属沿环坯的径向和周向流动。上砧以20mm/s的速度下压100mm，当上、下砧间距变为340mm后，水压机停止施压，并驱动上砧向上运动。再由夹持机构夹持环坯沿逆时针旋转15°，水压机活动横梁继续下移，对环坯施压，进行局部塑性变形。