一種銅錐件雙動擠壓成形控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征主要包括：將坯料下端機(jī)加或壓型成一定錐角，并與芯模接觸部位的角度一致；將坯料置于設(shè)計(jì)制造好的擠壓模具裝置中，充入液體介質(zhì)并排盡空氣，上凸模沿軸線向下壓縮液體介質(zhì)逐漸增大壓力，使坯料完成縮頸變形和擴(kuò)孔變形，然后下凸模沿軸線向上施加壓力，完成精整形，達(dá)到擠壓件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求；將擠壓件置于真空退火爐中進(jìn)行低溫再結(jié)晶退火處理，形成均勻細(xì)小的再結(jié)晶組織。與傳統(tǒng)冷擠壓技術(shù)相比，本技術(shù)減少了擠壓工序的道次，以及道次間打磨工件內(nèi)表面引入的缺陷，具有表面精度高、組織均勻和材料利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種銅錐件雙動擠壓成形控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種擠壓成型模具與細(xì)晶控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅及銅合金優(yōu)良的屈服強(qiáng)度、延展性等綜合性能，在國民經(jīng)濟(jì)和高端裝備中應(yīng)用廣泛，同時(shí)對晶粒尺寸及均勻性、形狀精度等制造性能要求更高。查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料表明，銅及銅合金產(chǎn)品常見的成形工藝是沖壓、旋壓、冷擠壓等工藝，但沖壓工藝加工過程中錐形件不可避免出現(xiàn)壁厚差，旋壓工藝性能不均勻、有明顯的織構(gòu)現(xiàn)象，冷擠壓精度高、晶粒尺寸可控、材料利用率高(賈萬明.藥型罩制造技術(shù)的發(fā)展[J]，稀有金屬材料與工程，2007年)；中國兵器工業(yè)第五九研究所對銅錐形件溫?cái)D壓、冷擠壓工藝進(jìn)行了研究，溫?cái)D壓的錐形件晶粒尺寸較大，冷擠壓需要進(jìn)行多道次擠壓，存在道次間打磨工件內(nèi)表面引入劃痕、多道次擠壓軸向?qū)ΨQ性差、組織均勻性差等缺陷。靜液擠壓過程中，坯料側(cè)面不與擠壓筒接觸，可以減小摩擦力，同時(shí)坯料始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，材料塑性大大提高，銅合金、鎂合金、高速鋼等材料單向靜液擠壓工藝有見報(bào)道，但對于單錐、雙錐、圓弧等形狀的錐形件靜液擠壓，特別是軸向雙動靜液擠壓技術(shù)鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種銅錐件雙動擠壓成形模具與細(xì)晶控制方法，可以減少傳統(tǒng)冷擠壓的成形道次的問題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:
一種銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擠壓件，按照等體積原則，計(jì)算得到坯料的直徑DO、高度HO、下端面錐角α0;采用機(jī)加或壓型的方式使坯料下端面錐角αΟ成30°?60°;
(2)使得擠壓模具中的芯模的內(nèi)孔上錐角α?與坯料的端面錐角αΟ—致，芯模的內(nèi)孔中間段直徑Dl與擠壓件下端直徑D2—致，芯模的內(nèi)孔中間段高度Hl比擠壓件下端高度Η2大5%?10%，芯模的內(nèi)孔下表面形狀與擠壓件壁部的外表面形狀一致;下凸模的上表面形狀與擠壓件壁部的內(nèi)表面形狀一致；
(3)將帶有密封系統(tǒng)的擠壓模具安裝在液壓設(shè)備上，坯料端面、芯模內(nèi)型、下凸模外表面涂有潤滑油或潤滑脂，坯料置于芯模上，將液體介質(zhì)充入擠壓筒并排盡空氣，上凸模沿軸線向下壓縮液體介質(zhì)逐漸增大壓力，使坯料完成縮頸變形和擴(kuò)孔變形，然后下凸模沿軸線向上施加壓力，完成精整形，精整后的擠壓件表面粗糙度小于Ra0.25；
(4)將擠壓件置于真空退火爐中進(jìn)行低溫再結(jié)晶退火處理，形成均勻細(xì)小的再結(jié)晶組織。
[0005]步驟(I)中所述的擠壓件選用的材料為純銅、黃銅或白銅，擠壓件結(jié)構(gòu)包括單錐、雙錐或弧形，擠壓件最大直徑D3為1mm?400mm，擠壓件壁部錐角為20°?120°。
[0006]步驟(3)中所述的密封系統(tǒng)包括三層密封，其中上凸模與擠壓筒之間采用斜切密封圈和O型密封圈密封，斜切密封圈在上，O型密封圈密封在下；芯模與擠壓筒之間采用O型密封圈密封。
[0007]步驟(3)中所述的液壓設(shè)備至少具備軸向伺服雙動功能，既能沿軸線向下或向上施加載荷，也能沿軸線同時(shí)向下和向上施加載荷，噸位、速度能夠伺服調(diào)控。
[0008]步驟(3)中所述的液體介質(zhì)為蓖麻油，并在蓖麻油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%?10%的甲基化酒精，承受800MPa?1500MPa的壓力。
[0009]步驟(3)中所述的縮頸變形，依靠上凸模沿軸線向下運(yùn)動壓縮液體介質(zhì)，促使坯料發(fā)生擠壓縮頸，其變形量不大于60%。
[0010]步驟(3)中所述的擴(kuò)孔變形，依靠上凸模繼續(xù)沿軸線向下運(yùn)動壓縮液體介質(zhì)，促使坯料進(jìn)一步發(fā)生擠壓擴(kuò)孔，逐步形成擠壓件的壁部，此時(shí)相對壁厚率即壁厚/D2為20%?25%。
[0011]步驟(3)中所述的精整形，依靠上凸模繼續(xù)沿軸線向下運(yùn)動壓縮液體介質(zhì)，促使坯料完成擠壓擴(kuò)孔，同時(shí)下凸模沿軸線向上運(yùn)動促使擠壓件的壁厚減薄，此時(shí)壁厚減薄率為
10%?I5%O
[0012]步驟(3)中所述的低溫再結(jié)晶退火為真空熱處理，退火溫度250°C?350°C，保溫時(shí)間為I?1.5h。
[0013]本發(fā)明公開的銅錐件雙動擠壓成形模具與細(xì)晶控制方法，能夠有效減少冷擠壓成形的道次，同時(shí)產(chǎn)品表面精度更高，晶粒細(xì)小，再結(jié)晶退火后的組織均勻，如錐形件的成形道次從原來的3?5道減少為I道，表面粗糙度小于Ra0.25，同時(shí)可應(yīng)用在其他桿形類、杯形類的產(chǎn)品中。
[0014]說明書附圖
圖1為本發(fā)明中擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為坯料的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為芯模的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為下凸模的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為擠壓件為單錐形狀的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為擠壓件為雙錐形狀的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為擠壓件為弧形形狀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，I一上模板；2—上墊板；3—上模固定板;4一上凸模；5—套筒；6—擠壓筒；7—芯模;8—下模套;9一下墊板；10—下模板；11一接桿；12—斜切密封圈；13—上O型密封圈；14一液體介質(zhì)；15一還料;16—下O型密封圈；17一擠壓件;18—下凸模;19一頂料桿。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1至圖7所示，首先根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擠壓件17，按照等體積原則，計(jì)算得到坯料15的直徑D0、高度HO、下端面錐角αΟ;采用機(jī)加或壓型的方式使坯料下端面錐角αΟ成30°?60°。設(shè)計(jì)擠壓模具裝置，主要包括上凸模4、套筒5、擠壓筒6、芯模7、下模套8、接桿11、下凸模18等，根據(jù)不同的情況，擠壓件結(jié)構(gòu)包括單錐、雙錐或弧形。
[0018]實(shí)施例1 (I)錐形件為單錐結(jié)構(gòu)，錐角82°，壁厚11.5mm，最大直徑Φ 205mm，計(jì)算得到還料的尺寸Φ76mmX 134mm，坯料端面錐角為30°，材料為T2紫銅，初始晶粒尺寸130μπι。
[0019](2)設(shè)計(jì)制造雙動擠壓模具，芯模的內(nèi)孔上錐角設(shè)計(jì)為30°，芯模的內(nèi)孔下錐角為82°，下凸模的上錐角為82° ;擠壓筒與套筒采用預(yù)應(yīng)力組合形式，下凸模與接桿采用螺紋連接。
[0020](3)擠壓模具安裝在3000噸伺服液壓設(shè)備上，坯料端面、芯模內(nèi)型、下凸模外表面涂有石墨油脂，上凸模與擠壓筒之間采用金屬斜切密封圈和丁腈橡膠O型密封圈密封，芯模與擠壓筒之間采用丁腈橡膠O型密封圈密封，將蓖麻油(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的甲基化酒精)充入擠壓筒并排盡空氣，先上凸模沿軸線向下壓縮液體介質(zhì)逐漸增大壓力，使坯料發(fā)生縮頸變形，變形量為56.7%，當(dāng)擴(kuò)孔變形完成85%后，同時(shí)下凸模沿軸線向上施加壓力，完成精整形。
[0021](4)將擠壓件置于真空退火爐中，退火溫度300°C，保溫時(shí)間為lh。
[0022]通過檢測分析表明，本實(shí)例制得的銅錐件表面粗糙度Ra0.2，壁厚差<0.02mm，平均晶粒尺寸12μπι。
[0023]實(shí)施例2
(I)錐形件為雙錐結(jié)構(gòu)，小錐角66°，大錐角90°，壁厚8mm，最大直徑Φ 117.6mm，計(jì)算得到還料的尺寸Φ 46mm X 95mm，還料端面錐角為30°，材料為T2紫銅，初始晶粒尺寸90μηι。
[0024](2)設(shè)計(jì)制造雙動擠壓模具，芯模的內(nèi)孔上錐角設(shè)計(jì)為30°，芯模的內(nèi)孔下表面形狀、下凸模的上表面形狀與雙錐角度一致;擠壓筒與套筒采用預(yù)應(yīng)力組合形式，下凸模與接桿采用螺紋連接。
[0025](3)擠壓模具安裝在3000噸伺服液壓設(shè)備上，坯料端面、芯模內(nèi)型、下凸模外表面涂有石墨油脂，上凸模與擠壓筒之間采用金屬斜切密封圈和丁腈橡膠O型密封圈密封，芯模與擠壓筒之間采用丁腈橡膠O型密封圈密封，將蓖麻油(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的甲基化酒精)充入擠壓筒并排盡空氣，先上凸模沿軸線向下壓縮液體介質(zhì)逐漸增大壓力，使坯料發(fā)生縮頸變形，變形量為57.5%，當(dāng)擴(kuò)孔變形完成90%后，同時(shí)下凸模沿軸線向上施加壓力，完成精整形。
[0026](4)將擠壓件置于真空退火爐中，退火溫度280°C，保溫時(shí)間為lh。
[0027]通過檢測分析表明，本實(shí)例制得的銅錐件表面粗糙度Ra0.2，壁厚差<0.03mm，平均晶粒尺寸8ym。
[0028]實(shí)施例3
(I)錐形件為弧形結(jié)構(gòu)，外弧半徑400mm，內(nèi)弧半徑410mm，壁厚10mm，最大直徑Φ 131mm，計(jì)算得到還料的尺寸Φ 56mmX 105mm，還料端面錐角為30°，材料為T2紫銅，初始晶粒尺寸60
μ??ο
[0029](2)設(shè)計(jì)制造雙動擠壓模具，芯模的內(nèi)孔上錐角設(shè)計(jì)為30°，芯模的內(nèi)孔下表面形狀、下凸模的上表面形狀與雙錐角度一致;擠壓筒與套筒采用預(yù)應(yīng)力組合形式，下凸模與接桿采用螺紋連接。
[0030](3)擠壓模具安裝在3000噸伺服液壓設(shè)備上，坯料端面、芯模內(nèi)型、下凸模外表面涂有石墨油脂，上凸模與擠壓筒之間采用金屬斜切密封圈和丁腈橡膠O型密封圈密封，芯模與擠壓筒之間采用丁腈橡膠O型密封圈密封，將蓖麻油(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的甲基化酒精)充入擠壓筒并排盡空氣，先上凸模沿軸線向下壓縮液體介質(zhì)逐漸增大壓力，使坯料發(fā)生縮頸變形，變形量為56.3%，當(dāng)擴(kuò)孔變形完成85%后，同時(shí)下凸模沿軸線向上施加壓力，完成精整形。
[0031](4)將擠壓件置于真空退火爐中，退火溫度260°C，保溫時(shí)間為1.5h。
[0032]通過檢測分析表明，本實(shí)例制得的銅錐件表面粗糙度Ra0.2，壁厚差彡0.02mm，平均晶粒尺寸5μπι ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擠壓件，按照等體積原則，計(jì)算得到坯料的直徑DO、高度HO、下端面錐角α0;采用機(jī)加或壓型的方式使坯料下端面錐角αΟ成30°?60°; (2)使得擠壓模具中的芯模的內(nèi)孔上錐角α?與坯料的端面錐角αΟ—致，芯模的內(nèi)孔中間段直徑Dl與擠壓件下端直徑D2—致，芯模的內(nèi)孔中間段高度Hl比擠壓件下端高度Η2大5%?10%，芯模的內(nèi)孔下表面形狀與擠壓件壁部的外表面形狀一致;下凸模的上表面形狀與擠壓件壁部的內(nèi)表面形狀一致； (3)將帶有密封系統(tǒng)的擠壓模具安裝在液壓設(shè)備上，坯料端面、芯模內(nèi)型、下凸模外表面涂有潤滑油或潤滑脂，坯料置于芯模上，將液體介質(zhì)充入擠壓筒并排盡空氣，上凸模沿軸線向下壓縮液體介質(zhì)逐漸增大壓力，使坯料完成縮頸變形和擴(kuò)孔變形，然后下凸模沿軸線向上施加壓力，完成精整形，精整后的擠壓件表面粗糙度小于Ra0.25； (4)將擠壓件置于真空退火爐中進(jìn)行低溫再結(jié)晶退火處理，形成均勻細(xì)小的再結(jié)晶組織。2.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(I)中所述的擠壓件選用的材料為純銅、黃銅或白銅，擠壓件結(jié)構(gòu)包括單錐、雙錐或弧形，擠壓件最大直徑D3為1mm?400mm，擠壓件壁部錐角為20°?120°。3.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的密封系統(tǒng)包括三層密封，其中上凸模與擠壓筒之間采用斜切密封圈和O型密封圈密封，斜切密封圈在上，O型密封圈密封在下;芯模與擠壓筒之間采用O型密封圈密封。4.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的液壓設(shè)備至少具備軸向伺服雙動功能，既能沿軸線向下或向上施加載荷，也能沿軸線同時(shí)向下和向上施加載荷，噸位、速度能夠伺服調(diào)控。5.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的液體介質(zhì)為蓖麻油，并在蓖麻油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%?10%的甲基化酒精，承受800MPa?1500MPa的壓力。6.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的縮頸變形，依靠上凸模沿軸線向下運(yùn)動壓縮液體介質(zhì)，促使坯料發(fā)生擠壓縮頸，其變形量不大于60%。7.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的擴(kuò)孔變形，依靠上凸模繼續(xù)沿軸線向下運(yùn)動壓縮液體介質(zhì)，促使坯料進(jìn)一步發(fā)生擠壓擴(kuò)孔，逐步形成擠壓件的壁部，此時(shí)相對壁厚率即壁厚/D2為20%?25%。8.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的精整形，依靠上凸模繼續(xù)沿軸線向下運(yùn)動壓縮液體介質(zhì)，促使坯料完成擠壓擴(kuò)孔，同時(shí)下凸模沿軸線向上運(yùn)動促使擠壓件的壁厚減薄，此時(shí)壁厚減薄率為10%?15%。9.權(quán)利要求1所述的銅錐件雙動擠壓成形控制方法，其特征在于步驟(3)中所述的低溫再結(jié)晶退火為真空熱處理，退火溫度250°C?350°C，保溫時(shí)間為I?1.5h。
【文檔編號】C22F1/08GK105880346SQ201610313553
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】黃樹海, 陳強(qiáng), 趙祖德, 陳文 , 舒大禹, 項(xiàng)運(yùn)良, 胡傳凱, 林軍
【申請人】中國兵器工業(yè)第五九研究所