[发明专利]一种大型金属构件高均匀性短流程成形方法有效
申请号: | 201711262274.8 | 申请日: | 2017-12-04 |
公开(公告)号: | CN108097854B | 公开(公告)日: | 2019-12-13 |
发明(设计)人: | 王开坤;付文;胡志强 | 申请(专利权)人: | 北京科技大学 |
主分类号: | B21J5/00 | 分类号: | B21J5/00;B21J1/06;B21J5/06;B21J5/08;B22D7/00;B22D27/04 |
代理公司: | 11237 北京市广友专利事务所有限责任公司 | 代理人: | 张仲波 |
地址: | 100083*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 铸锭 大型金属 高均匀性 半固态 短流程 成形 芯部 液芯 成形压力 锻造设备 构件结构 合金铸锭 金属成形 力学性能 性能水平 枝晶偏析 综合性能 最终锻件 工艺流程 超高温 锻压机 径向轴 均匀性 树枝晶 浇注 均热 球化 缩孔 脱模 轴向 镦拔 疏松 破碎 锻造 | ||
1.一种大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,首先将浇注后的合金铸锭依次进行冒口顶部封闭和超高温脱模;然后加热液芯铸锭实现对铸锭心部液相分数的精确控制,将铸锭在锻压机下进行轴向镦拔,使铸锭液芯处的树枝晶充分破碎、球化,形成均匀细小的半固态等轴晶组织,消除缩孔疏松和枝晶偏析,提高铸锭组织性能的均匀性;最后对铸锭进行径向轴向锻造,根据所需要的加工的产品尺寸,锻造成型成所需的大型金属构件的结构;
具体步骤如下:
第一步,铸锭的熔炼制备:熔炼合金溶液,根据合金成分和种类的不同,控制合金熔液的铸造温度和铸造速度;
第二步,封闭冒口顶部:采用喷淋装置,持续作用于合金铸锭冒口,使冒口顶部完全凝固;
第三步,超高温脱模:将铸锭带液芯超高温脱模,控制脱模后的铸锭锭身表面温度和中心温度;对于铝镁有色金属,铸锭锭身表面温度低于液相线温度120℃~155℃,对于黑色金属,铸锭锭身表面温度低于液相线温度170℃~235℃;
第四步,液芯铸锭均热:将铸完的液芯铸锭装入均热炉进行加热,精确控制铸锭的表面温度与液芯温度,并保温0.5~2h,准备锻造;
第五步,轴向墩拔:将铸锭运送到锻压机上进行轴向墩粗,墩粗后再将锭坯拔长,在可锻温度范围内,多次重复该步骤;
第六步,径向轴向锻造:镦拔完毕后进行径向轴向锻造,将合金铸锭锻造成最终构件的形状及尺寸。
2.根据权利要求1所述的大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,第一步中,确定合金的化学成分,根据各元素的质量分数称取原料,然后加入到熔炼炉中熔炼成合金熔液。
3.根据权利要求1所述的大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,第二步中,冒口顶部完全凝固时,冒口表面温度低于固相线温度。
4.根据权利要求1所述的大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,第三步中,铸锭脱模时间采用计算机模拟确定,铸锭模设计为倒锥式,即上小下大,脱模时冒口箱和锭身同时脱除。
5.根据权利要求1所述的大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,第四步中,铸锭芯部液相率在0.2~0.5,对于铝镁有色金属,铸锭芯部与表面温差控制在120~155℃,对于黑色金属,铸锭芯部与表面温差控制在170~235℃;铸锭均热时间与温度根据计算机模拟确定,铸锭表面温度均匀就出炉锻造。
6.根据权利要求1所述的大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,第五步中,为保证充分破碎树枝晶并形成半固态球状组织,同时避免铸锭产生表面裂纹或液芯流出,拔长和墩粗的单次变形量控制在30~40%。
7.根据权利要求1所述的大型金属构件高均匀性短流程成形方法,其特征是,第六步中,将合金铸锭锻造至最终构件尺寸,若温度低于终锻温度,则回加热炉加热后,执行下一锻造火次。
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