[发明专利]梯形截面弧形大锻件的自由锻锻造成形方法及其成形模具

说明书

本发明公开了梯形截面弧形大锻件的自由锻锻造的成形模具，由上模、下模、垫块组成，上模整体呈圆弧形，使用时，上模安装于锻造液压机的动梁上，能够随锻造液压机的动梁上下运动，上模用于控制梯形截面弧形大锻件在弯曲成形后的内径和高度；下模放置于移动工作台面上，可随着移动工作台面水平移动，且下模的位置与上模的位置相配合，下模用于控制梯形截面弧形大锻件弯曲成形后的外径和宽度；垫块放置于移动工作台面上，且垫块位于下模底面的对称中心处，垫块用于确保梯形截面弧形大锻件在弯曲成形最后阶段强制坯料底部与上模充分接触贴模，确保锻件曲率。本发明还公开了梯形截面弧形大锻件的自由锻锻造成形方法。

技术领域

本发明属于金属材料成形领域，具体涉及一种梯形截面弧形大锻件的自由锻锻造成形方法及其成形模具。

背景技术

图1a是梯形截面弧形大锻件的结构示意图。如图1a所示，梯形截面弧形大锻件，其具体技术指标必需同时满足下列七个条件：(1)梯形截面弧形大锻件外半径R≥4500mm；(2)梯形截面弧形大锻件内半径r≥3000mm；(3)梯形截面弧形大锻件截面宽度H≥1500mm；(4)梯形截面弧形大锻件截面平均厚度B≥600mm；(5)梯形截面弧形大锻件截面宽厚比H/B≥2；(6)梯形截面弧形大锻件的弧角α在90°～150°；(7)梯形截面弧形大锻件的截面为梯形截面。

目前，对于图1a所示的梯形截面弧形大锻件可通过大型液压机自由锻锻造的方式进行锻造成形，具体如图2a和图2b所示，其具体步骤如下：将钢锭锻造成能够包络覆盖住梯形截面弧形大锻件的宽板锻件，再通过机械加工方式加工至梯形截面弧形大锻件的尺寸形状。但这种锻造方法存在以下不足之处：(1)钢锭重量巨大，钢锭冶炼质量难以保证；(2)大宽板锻件自由锻锻造实施难度大；(3)锻件机械加工余量极大，材料利用率极低：(4)锻件纤维组织方向与弧形构件轴向不一致，影响锻件力学性能。

针对上述问题现有技术中已经有人做了相应改进，如公开日为2020年6月30，公开号为CN111346998A的中国专利申请，其公开了一种带圆柱体弧形锻件的制备方法。该方法包括：(1)锻造板坯：对铸锭镦粗、拔长，并锻造成板坯；(2)热轧钢坯：对板坯进行多道次轧制得到热轧扁长钢坯；(3)局部堆积镦粗：使用局部镦粗成形装置对扁长钢坯局部位置进行多道次局部堆积镦粗，经整形及机械加工制得带圆柱体扁长钢坯；(4)热推弯成形：使用热推弯成形设备对带圆柱体扁长钢坯进行分段式弯制成形，最终得到带圆柱体弧形锻件；(5)性能热处理：成形锻件经性能热处理满足产品性能要求。

上述技术方案虽然能够可较高效实现弧形锻件的成形，得到一致性良好的晶粒及组织，保证了锻件的综合性能。该技术方案的核心技术关键在于热推弯成形。该技术需要进行连续弯制，这需要先通过中频感应加热线圈，快速地、在线地、连续地对成形区前的坯料加热至1000℃以上，即如说明书[0083]段所述，也即需要进行高温塑性成形，坯料需要在短时间内全截面加热到很高的温度，该方法对感应加热线圈的加热能力要求很高。对于空心件或截面尺寸较小的零件，该方法可行。但对于图1a所示梯形截面弧形大锻件，其截面宽度H≥1500mm，那么所需的感应加热线圈功率极高，所需的中频感应加热线圈机器配套设备及其庞大复杂，同时热推弯成形区前可供感应线圈布置的空间有限，难以实现利用感应加热线圈快速地、在线地、连续地对成形区前的坯料加热至1000℃以上这一需求。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明公开了一种梯形截面弧形大锻件的自由锻锻造成形方法及其成形模具。

技术方案：梯形截面弧形大锻件的自由锻锻造的成形模具，其由上模、下模、垫块组成，其中：

所述上模整体呈圆弧形，使用时，所述上模安装于锻造液压机的动梁上，能够随锻造液压机的动梁上下运动，所述上模用于控制梯形截面弧形大锻件在弯曲成形后的内径和高度；

所述下模放置于移动工作台面上，可随着移动工作台面水平移动，且所述下模的位置与所述上模的位置相配合，所述下模用于控制梯形截面弧形大锻件弯曲成形后的外径和宽度；