[发明专利]一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具及方法

说明书

本发明提供一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具及方法，属于冷挤压成形技术领域，工艺路线为：首先根据最终生产的紧固件尺寸计算所需坯料尺寸，进而加工坯料；再对被冷挤压的坯料进行表面处理，并配置润滑剂，将坯料浸泡在润滑剂中，随后将经过表面处理及润滑处理的坯料放入冷挤压成形模具的型腔内，通过二次成形将紧固件的杆部和头部挤压成形，最后利用滚丝机对冷挤压成形后的紧固件进行滚压螺纹；本发明的优点是：本发明将现有奥氏体不锈钢的草酸盐表面处理方案进行优化，并将其创新性地应用到高温合金GH4169紧固件的冷挤压成形中，并设计出一整套优质的冷挤压模具，通过冷挤压成功地挤出精度高、质量好的高温合金紧固件。

技术领域

本发明涉及高温合金冷挤压成形技术领域，尤其是一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具及方法。

背景技术

冷挤压成形技术是一种高效率、高精度、优质低耗、少无切削的先进成形工艺技术，已广泛应用于机械、汽车、航天、仪表、船舶、军工等工程领域；与常规模锻工艺相比，可以节材30％～50％，节能40％～80％,而且能够提高锻件质量，改善作业环境；高温合金GH4169是一种镍-铬-铁基的时效硬化型变形高温合金，其抗拉强度、疲劳强度等力学性能都是非常优质的，广泛使用于航空、航天等领域，具有很高的使用价值；如果将冷挤压成形技术应用到高温合金GH4169紧固件制造领域，对我国航空航天事业的发展能起到很大的推动作用。

但是由于高温合金强度较高，要使高温合金GH4169紧固件冷成形十分困难，对模具的结构提出了更高的要求，现有的模具所能承受的许用应力在2000MPa～2500MPa，而冷挤压成形过程中，模具结构、表面处理及润滑是影响模具所承受应力大小的关键因素，原有的模具结构、表面处理及润滑方案均不能将冷挤压过程中模具所承受应力降至安全范围，经常出现模具破损或是冷挤压后成形件质量较差的情况。至今，本领域还未出现高温合金GH4169零件冷挤压成形的成功案例；所以，探索出一套完整成熟的高温合金GH4169冷挤压工艺成为本领域研究人员攻克的一大难题。

发明内容

本发明为解决模具破损或是冷挤压后成形件质量较差的问题，进而提供一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具及方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的一种高温合金GH4169紧固件冷挤压成形模具，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。

本发明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，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；