[发明专利]轴向闭式辗压成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对称回转类锻件的成形方法，尤其涉及大型盘类锻件的成形方法。 

背景技术

目前盘件的成形技术主要有自由锻、液压机模锻、锤上模锻和螺旋压力机模锻等几种。自由锻是将金属坯料置于锻造设备的上下砧座之间，通过施加冲击力或压力，直接使坯料产生塑性变形而获得所需锻件的一种加工方法。自由锻的特点是使用通用工装快捷、灵活，适用于单件、小批量及重型锻件的生产。自由锻主要应用于单件、小批量生产。模锻是指将金属坯料置于锻造设备的上下模具之间，通过施加冲击力或压力，使金属坯料发生塑性变形，获得与模膛形状相同的锻件的一种加工方法。液模锻液压机的特点是工作台面宽大、行程长、工作液体的压力高、锻造能力大，而且在整个工作过程中压力和速度的变化不大、工作平稳、振动和噪声都比较小，有利于改善工人的劳动条件，对厂房和周围环境也没有特殊的要求。因此，液压机模锻适于锻造大型的铝镁合金、钛合金及高温合金的盘形、深孔锻件和局部镦粗的实心或空心锻件，在航空、造船、汽车等行业中应用较广泛。另外，液压机模锻在等温锻造、超塑性锻造等特种锻造方面具有的优势。锤上模锻主要用于锻件的大批量生产，是锻造生产中最基本的锻造方法。由于模锻锤具有通用性较强、生产效率高等优点，因此锤上模锻也是锻造生产中应用最广的锻造方法之一。螺旋压力机具有锻锤的工作特性，可以进行不同变形程度的反复打击，所以它可以为镦粗、挤压等大变形提供大的变形能量。另一方面，它也可为精压、压印、终锻等小变形提供大的变形力，因而工艺用途广泛，能满足各种锻压变形工序的力能要求，使用范围较广；由于螺旋压力机有下顶杆装置，因此可对长杆类锻件进行局部镦粗或挤压，另外，还可以采用双分模或多分模组合式凹模，锻出无模锻斜度或小模锻斜度的锻件，以及两个方向有凹陷的锻件；由于滑块行程不固定，锻件在高度方向的尺寸精度不受机架弹性变形的影响，可在螺旋压力机上进行精密模锻和无毛边模锻。 

上述成形设备均属于整体锻造设备，其显著特点在于需要高强度耐热性优越的模具和大吨位的压力输出设备，成型载荷随着锻造的进行呈指数增长趋势。 

盘类和盘轴类回转对称构件是机械零件的基本类型之一，一般作为传动和承载的关键零件，在航空、航天、能源、交通等诸多工业领域应用十分广泛。近年来，随着我国国民经济和科学技术的发展，各类高性能盘件的应用需求迅速增加，盘件的尺寸和复杂程度不断增大。例如，航空发动机用钛合金整体叶盘最大直径已超过φ1200mm，新一代重型燃气轮机则需要使用φ1850mm~φ2200mm的高温合金盘件。各类难变形材料在大型盘件中的应用日益广泛，对盘件的质量要求越来越严格，导致大型盘件的成形载荷显著增大。由于我国目前尚缺乏大吨位锻压设备，使得大型盘件的制造与应用受到了较大制约。 

发明内容

本发明旨在提供一种能在低载荷下制造出大型工件的轴向闭式辗压成形方法（简称ACDR）。 

本发明所述的轴向闭式辗压成形方法，包括下述步骤： 

①将上模与下模设置为均能转动，且转动轴相交；

②将加热后的工件毛坯放入下模中，转动下模；

③将上模沿平行于下模转动轴的方向下压； 

④当上模下压至下死点之后，保持在下死点位置1~20s。

优选地，步骤①中所述的上模转动轴与下模转动轴之间的夹角为2-10度。 

或者更优选地，步骤②中是以匀速转动下模，步骤③中也是以匀速下压上模。 

进一步优选地，所述的下模转动速度为0.01~10mm/rad。 

本发明将上、下模设置为能够转动，并且转动轴成一定夹角，因此能对工件坯料产生类似辗压的动作。通过外力向下模输出扭矩，使得下模绕下模中心线转动。坯料和上下模之间产生的滚动摩擦使得上模发生从动。从动的同时，上模继续下压，使得金属沿径向流动、填充。下模和工件始终局部接触，随着摆动及下压的进行，接触面逐渐扩大，但始终为同类别液压机模锻的1/n（n=8~10）。因此可以在低载体下获得性能最佳的大型如盘轴类轴对称零件。 

本发明应用的设备可当做液压机配件使用，使用快捷，操作简单，成形方式与模锻类似。此外成形过程可以通过上模具的倾角、每转进给量和进给速度三个因素共同控制坯料的成形过程，比液压机模锻具有更大的灵活性。 

附图说明

图1为实施例一中本方法应用于设备时的设备正剖视图。 

图2为实施例一中本方法应用于设备时的设备局部剖视图。 

图3为载荷随时间变化图。