[发明专利]一种金属零件的成形方法及成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属零件的成形方法及成形装置。

背景技术

目前，法兰类零件一般是采用某种成形方法成形，然后对其制件进行机械加工以获得最终产品。法兰零件分为普通法兰零件和具有内法兰的法兰零件。对于普通法兰的零件，成形方法较多，可以采用铸造方法，如压铸、低压铸造等，也可以采用塑性成形方法，如锻造、挤压、辗压等，其中铸造方法成本较低，但由于其工艺特点，产品组织、力学性能及气密性不高，成品率低，质量不易保证，特别是对于压力容器、高压开关密封容器法兰，则无能为力。锻造法兰的组织和力学性能较好，但是锻造方法加工余量大，材料利用率低，加工成本高；挤压方法具有制件性能好，精度高等特点，但是模具结构复杂，成形压力的，加工成本高；辗压成形可以保证产品质量，降低成本，但需要专门设备。对于具有内法兰的法兰零件，铸造方法同样适用，缺点同样明显；塑性加工方法的难度增加，成本更高。而对于非轴对称内法兰孔的法兰零件，锻造挤压工艺的难度更大，辗压成形不具可行性。

液态模锻是介于铸造成形和塑性成形之间的一种新工艺，集中了这两种工艺的优点。液态模锻工艺是对浇入模具内的液态金属施以较高的机械压力，使其凝固时消除铸造缺陷并产生一定塑性变形，从而获得高质量制件的一种方法。具有省力节能和材料利用率高的特点，其制件的力学性能可以接近或达到同种合金的锻件水平。但液态模锻前要将金属液注到模具中，常规的浇注方法劳动强度大，在裸露的环境中工作容易引起金属液体的氧化杂质增多，降低铸件质量，且污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够进行定量浇注的金属零件的液态模锻成形方法，同时本发明还提供了一种专用于实施该金属零件的成形方法的成形装置。

为了实现以上目的，本发明中金属零件的成形方法的技术方案如下：

金属零件的成形方法，包括以下步骤：

步骤一，将成形装置的液锻上模和液锻下模闭合而围合成闭合模腔，闭合模腔处于比液锻件成形的最终位置高的闭合位置；

步骤二，将熔炉中金属液经输液通道注入处于闭合位置的闭合模腔中；

步骤三，液锻上模和液锻下模相对压缩，将含有金属液的闭合模腔压缩到最终位置，使闭合模腔中的金属液在压力下发生流动、结晶和凝固收缩成形为液锻件。

在步骤二中，金属液在注满处于闭合位置的闭合模腔时停止注入。

停止金属液注入的方法是：去除熔炉上的注射压力，关闭输液通道的出口，并使输液通道中多余的金属液倒流至熔炉中。

本发明中成形装置的技术方案如下：

成形装置，包括用于相对闭合的液锻上模和液锻下模，液锻上模和液锻下模在相对闭合后具有用于形成液锻件的最终模锻尺寸的最终位置和比最终位置高的闭合位置，闭合模腔在闭合位置的容积大于最终位置的容积，液锻下模上开设有用于在闭合位置时连通闭合模腔的模具流道，模具流道通过输送管连通有熔炉，模具流道和输送管组成用于在熔炉和闭合模腔之间将金属液和大气隔开的输送流道。

还包括用于控制输液通道通断的控制阀。

控制阀为用于控制模具流道的出口通断的单向阀，单向阀用于使金属液单向流入闭合模腔中、并在闭合位置的闭合模腔注满时使模腔中金属液的回流。

单向阀包括沿上下方向导向移动装配在液锻上模上的阀杆，阀杆的下端为用于堵上模具流道的密封端，并在阀杆和液锻上模之间设置有用于向下压动阀杆的弹簧。

液锻下模上设有上端开口的凹模及其内上下滑动密封装配的顶出器，所述模具流道具有处于顶出器下方的斜流道和固定在斜流道的出口上的导管，导管沿上下方向滑动密封穿装在顶出器上。

液锻上模上设有沿上下方向滑动密封装配的型芯，所述闭合位置的闭合模腔为当型芯顶压配合在顶出器的顶面时、型芯的外周面和凹模的内壁面之间的环形腔室，且顶出器的顶面上设有在注液位时连通在导管和闭合模腔之间的横向浇道。

熔炉和输液通道均处于闭合模腔的下方。

本发明中金属液是在液锻上模和液锻下模闭合成封闭的闭合模腔后，再通过封闭的输液通道进入闭合模腔中，这样将避免金属液在进入闭合模腔前接触大气环境，从而减少了液态模锻中金属液在大气环境中暴露的时间，优化了成形时的工作环境，同时减少了金属液中氧化杂质的含量，提高了液锻件的质量。