[发明专利]一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具及方法

权利要求书

1.一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具，其特征在于，包括凹模上模芯、凹模下模芯、中预应力圈、外预应力圈和凸模，所述凹模上模芯的下表面与所述凹模下模芯的上表面接触，所述凹模上模芯与所述凹模下模芯轴向同圆，所述凹模上模芯及所述凹模下模芯的型腔相连通，所述型腔减径处设置有圆角，工作带位于所述凹模下模芯型腔上部，所述中预应力圈和所述外预应力圈均为圆环结构，所述中预应力圈外套于所述凹模上模芯和所述凹模下模芯，所述凹模下模芯与所述中预应力圈接触处设置有出气孔，所述外预应力圈外套于所述中预应力圈，所述凸模由头部圆柱、中部圆柱及尾部圆柱构成三级台阶型圆柱结构，所述头部圆柱直径与所述凹模上模芯直径相同，所述中部圆柱直径略大于所述头部圆柱直径，所述尾部圆柱直径略大于所述中部圆柱直径。

2.根据权利要求1所述的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具，其特征在于：所述凹模上模芯、凹模下模芯型腔内壁进行抛光处理，粗糙度Ra0.2μm，所述凹模下模芯和所述凹模上模芯的接触面设置有3°斜角，所述凹模下模芯和所述凹模上模芯的外壁设置有1.5°锥角。

3.根据权利要求1所述的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具，其特征在于：所述工作带下部的型腔部分向外设置有3°锥角。

4.根据权利要求1所述的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具，其特征在于：所述中预应力圈内壁设置有1.5°锥角，所述中预应力圈外壁和所述外预应力圈内壁均设置有1.5°锥角。

5.根据权利要求1所述的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具，其特征在于：所述头部圆柱、中部圆柱及尾部圆柱过渡处均设置有圆角。

6.利用权利要求1-5任一项所述的冷挤压成形模具实现高温合金GH4169紧固件冷挤压成形方法，其特征在于，所述冷挤压成形方法按照以下步骤实现：

步骤1、坯料加工，按照体积不变原则，根据最终得到的紧固件体积计算所需坯料体积，所述坯料选取棒料，进而确定坯料尺寸；

步骤2、表面处理及润滑，具体包括以下步骤：

步骤21、将坯料放入碱性溶液中进行去油渍处理，处理温度：70℃～90℃，处理时间10～20min，处理后，取出坯料用沸水冲洗；

步骤22、将坯料放入酸性溶液中腐蚀，处理温度：室温，处理时间：5min，金属氧化皮被酸溶液所腐蚀脱落，处理完毕后用沸水冲洗，观察坯料表面发出金属光泽；

步骤23、将坯料放入草酸盐溶液中表面处理，使坯料表面形成一层疏松多孔的薄膜结构；

步骤24、将坯料放入润滑剂中浸泡，处理时间：5～10min，处理温度：室温；

步骤3、冷挤压成形，通过Forge软件或其它体积成形有限元软件进行模拟分析，以得到最佳工艺参数，然后将步骤2获得的坯料在锻压设备上进行冷挤压成形，通过二次成形完成对紧固件头部、杆部的成形，具体步骤如下：

步骤31、杆部成形，将步骤2获得的坯料放入冷挤压模具的凹模型腔内，通过操作锻压设备使凸模下压，坯料在受到三向压应力的状态下塑性流动，实现紧固件的杆部成形；

步骤32、头部成形，用头部成形模具的组合式凹模将经过杆部成形的坯料的杆部夹紧，通过操作锻压设备使凸模下压，坯料在凸模的型腔内冷挤压变形，最终实现紧固件的头部的镦挤成形；

步骤4、滚压螺纹，利用滚丝机对冷挤压成形后的紧固件进行滚压螺纹。

7.根据权利要求6所述的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形方法，其特征在于：所述步骤21中的碱性溶液成分为：20g/L Na₂CO₃、32g/L Na₃PO₄、5g/L Na₂SiO₃、45g/L NaOH。

8.根据权利要求6所述的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形方法，其特征在于：所述步骤22中的酸性溶液成分及比例为60％硝酸和40％水。