[发明专利]减小电镦端面下沉深度以改善混晶的增材调控方法

说明书

本发明涉及金属材料塑性成型技术领域，具体公开了减小电镦端面下沉深度以改善混晶的增材调控方法，在坯料与砧子电极接触一端的端部外圈上形成增材，并对该端部进行倒圆角，后进行电镦成型加工处理，其中所用增材材料的电阻率小于坯料材料，且增材材料的变形难度要大于坯料材料。采用本专利的调控方法实现了坯料前端材料变形均匀的目标，同时有效地减少坯料端部下沉深度，细化了坯料前端的晶粒，并使得晶粒趋于均匀化，在提升工件坯料的质量以及使用性能的同时，还具备成型加工的经济性，无需去除过多的坯料。

技术领域

本发明涉及金属材料塑性成型技术领域，特别涉及减小电镦端面下沉深度以改善混晶的增材调控方法。

背景技术

电镦工艺是电、热、结构三场耦合的复杂局部精确聚料制坯工艺，常用于需具有高强韧、耐高温、耐蚀等力学、化学性能与局部超大变截面的长杆制件的加工成型。在电极端部施加可变直流电，砧子电极与坯料间的接触电阻及坯料自身电阻在电流的作用下大量产热，实现坯料局部快速升温，同时在坯料的冷端面施加一定镦粗力，当温度升至热塑性变形温度上时，已加热部位产生局部连续镦粗变形。

在电镦成型时，尤其是大型件的成型时，为了获得所要求的“蒜头”直径，往往需要较大的镦粗力和加载电流，若聚料多，变截面大，所需的镦粗力和加载电流还会更大，这会造成坯料前端的下沉缺陷，通常用端面下沉的深度来评价端面的下沉缺陷，在传统的电镦工艺中，下沉缺陷的深度通常用砧子电极到下沉中心的距离表示。

下沉缺陷的存在，一方面，大的下沉深度会使坯料端面晶粒分布极其不均匀(蒜头头部中心晶粒粗化，而外边缘为细晶，出现明显的混晶区域)；另一方面使坯料在后续的模锻成型时出现闭气问题。故减小下沉深度并改善晶粒不均匀分布对电镦件的质量有重大影响。

对于变截面率较大的坯料，目前传统的电镦工艺，难以从工艺参数方面改善其下沉与晶粒不均匀的问题，因此，基于上述问题本申请提出了一种新的工艺方法。

发明内容

本发明提供了减小电镦端面下沉深度以改善混晶的增材调控方法，以解决现有技术中电镦形成的“蒜头”下沉深度大，且坯料前端的晶粒分布不均匀的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

减小电镦端面下沉深度以改善混晶的增材调控方法，在坯料与砧子电极接触一端的端部外圈上形成增材，并对该端部进行倒圆角，后进行电镦成型加工处理，其中所用增材材料的电阻率小于坯料材料，且增材材料的变形难度要大于坯料材料。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、采用本方案提供的方法，实现了坯料前端材料变形均匀的目标，同时有效地减少坯料端部下沉深度，细化了坯料前端的晶粒，并使得晶粒趋于均匀化，在提升工件坯料的质量以及使用性能的同时，还具备成型加工的经济性，无需去除过多的坯料。

2、本方案中由于增材材料的电阻率小于坯料材料，且增材材料的变形难度要大于坯料材料，因此在电镦过程中坯料与砧子电极接触一端端部的心部变形受到抑制，并减缓，从而使得其下沉的深度降低；另外由于电镦过程中，后续的聚料更多会聚集在与增材材料相接触的头部，使得坯料头部的直径增大，这样会使得电镦过程中头部的温度有所降低，最终使得端面的晶粒细化并趋于均匀化。

进一步，所述坯料的直径为D，长度为L，所述增材的厚度范围为0.032D～0.040D，增材的长度范围为0.024L～0.03L。

有益效果：通过实验的验证，增材限定在该范围内能够保证电镦“蒜头”下沉深度小，且端面的晶粒趋于均匀化。

进一步，所述坯料的端部与外圈均进行了增材，其中位于端部的增材厚度与位于外圈的增材厚度相同。

有益效果：采用本方案进行电镦的坯料，相比于现有技术而言，其端部下沉深度虽减小得相对较小，但其端部混晶区域的晶粒的极值差缩小，晶粒趋于均匀化。