[发明专利]大型动触头精密锻造工艺及模具

说明书

技术领域

本发明涉及精密锻造技术领域，具体涉及一种在高压开关上使用的重要导电构件之一大型动触头的精密锻造工艺及模具。 

背景技术

我国高压输变电行业中应用的高压开关元器件，由几万伏到几十万伏到目前的百万伏的安全运行，因各方面原因其结构变化很大，性能差异也很大。尤其动触头类导电器件不仅结构复杂尺寸精度要求高，而且对材料的致密度要求也较高。如图3，大型动触头截面尺寸变化较大，总长为380ｍｍ，小端Φ50ｍｍX293.5ｍｍ，大端Φ116ｍｍX86.5ｍｍ，材料为T2铜。该件初期试制时用Φ120ｍｍ挤制棒，锯切下料后经机加工而成，材料加工余量大，材料利用率低。小批量试制时采用自由锻制坯加工，但存在锻坯两端面有较深的不规则凹陷，锻坯形体既不一致又无一个较统一的加工基准，后续机加工工艺很难一致且加工余量比较大，也不经济。

发明内容

本发明创造所要解决的技术问题是提供一种材料用量少且高效的大型动触头精密锻造工艺，经该工艺加工的成品具有较高的致密度，保证和满足了杆部硬度要求≥HB75。

本发明创造同时提供一种锻造配套用的节材制坯模具。

本发明创造为解决上述技术问题，采用以下技术方案：

本发明创造的大型动触头精密锻造工艺，包括将铜棒锯切下料成坯料的步骤；

坯料进行软化处理使坯料的硬度控制在HB40～43范围内的步骤；

软化处理后坯料喷丸的步骤；

坯料在预成形模具中预成形为一端细长动触头杆部，一端动触头头部，杆部和头部锥面过渡，头部内有内锥孔，外形如同杆部加长的手榴弹的中间锻坯的步骤； 

中间锻坯经终成形模具，动触头杆部长度增加、直径减小至成形锻坯尺寸，动触头头部外缘形状成型，内锥孔形成为过渡锥孔的步骤。

为更好的实施本发明创造，下料步骤时，对坯料的重量按与成品产品质量1：0.9～1进行控制。

为更好的实施本发明创造，所述软化处理步骤时，坯料在加热炉内加温至500～780°C，保温1.5～2.5 h，随炉冷至260～400°C出炉水冷。

进一步，所述软化处理步骤时，坯料在加热炉内加温至680～750°C，保温2～2.5小时，在炉内冷至280～350°C出炉水冷。

为更好的实施本发明创造，所述喷丸步骤时，喷丸钢球直径Φ0.5～0.8ｍｍ。进一步优选的，喷丸钢球直径Φ0.5～0.7ｍｍ，该直径的喷丸钢球对材料表面的轻微氧化清除的比较好，喷丸钢球在坯料表面形成微小均匀的凹坑。

为更好的实施本发明创造，还包括预成形前对坯料涂抹挤压油的步骤。要求挤压油在坯料全表面均匀涂抹。涂抹挤压油可以减小挤压压力，还可以防止干坯料和模具干摩擦造成模具表面拉毛擦伤的现象。模具表面拉毛擦伤一是损害磨具寿命，二是影响锻件表面质量。喷丸步骤时坯料表面形成均匀的凹坑表面使得挤压油能涂抹的多且更均匀，因均匀的凹坑能够存储挤压油，使坯料在预成型模腔挤压成形的过程中减少与模腔的摩擦力，有利于坯料成形也提高了模具的使用寿命。还包括终成形前对中间锻坯表面涂抹挤压油的步骤。本工序涂抹挤压油一是使得预成形锻坯不与模具发生干摩擦，二是使终锻产品容易脱模。

为更好的实施本发明创造，还包括终成形后对成形锻坯后序机加工成产品结构及所要求的几何尺寸的步骤。

实施上述精密锻造工艺时，预成型过程中使用的模具，包括模座、凸模和凹模，所述凹模设置在模座上，由外而内设置为凹模外圈、凹模筒和凹模芯，凹模芯嵌设在模座上段中部；凹模筒的内腔内设有凸模，凸模上端连接凸模限位套；凹模筒的内腔、凹模芯的中孔及上端面锥形凹槽、模座的中孔构成坯料流动空间；其中，凸模下端凸起轴向截面形状与中间锻坯的动触头头部内锥孔轴向截面形状配合。

实施上述精密锻造工艺时，终成型过程中使用的模具，包括外圈，外圈内上段设置上模套，外圈内下段设置下凹模；上模套下凹模之间设有限位圈；上模套内上段设有垫环，下段设有上凹模；下凹模内设有顶件器；垫环的内腔、上凹模的内腔、限位圈的内腔和下凹模的内腔构成中间锻坯流动空间；其中，顶件器上端凸起轴向截面形状与成形锻坯过渡内锥孔轴向截面形状配合。

由于采用了上述技术方案，本发明创造具有如下有益效果：

1、采用本发明创造工艺制坯时用料比直接用棒料加工制件节约270%左右，节材转化为直接经济收入，T2铜若按目前期货56.38元/千克计算，每一件大型触头仅料钱可省1600余元人民币，若按年产2500件计算，仅料钱每年可节约近400万元人民币。