[发明专利]一种侧模辅助动态调控晶粒细化的电镦成形方法

说明书

本发明公开一种侧模辅助动态调控晶粒细化的电镦成形方法，解决了现有技术中难以同时控制电镦件的宏观形状与微观晶粒度的技术问题，具有控形和控性双重优点，当蒜头直径不断增大并达到稳定阶段且晶粒粗化速度大于粗化速度阈值时，将预热完成的多瓣式环状辅助侧模夹持在蒜头表面；在后续电镦的过程中，多瓣式环状辅助侧模随着砧子电极同步轴向运动，并且多瓣式环状辅助侧模保持恒温并保持与蒜头表面的接触，从而向蒜头表面补充热量与施加压力，促进蒜头发生动态再结晶引起晶粒细化，蒜头表面受到多瓣式环状辅助侧模的约束而使得外形得到改善。

技术领域

本发明属于材料加工工程中金属塑性成形领域。具体涉及大规格电镦成形坯件的晶粒匀细化和形状控制工艺改进技术。

背景技术

电镦工艺是应用于气阀这类超大变截面杆形锻件的局部精准聚料制坯工艺。通过加载在电极上的可变直流电，杆料依靠自身电阻迅速将局部杆料加热至热塑性变形温度以上，同时在杆料的冷端面施加一定的镦粗力，使杆料持续进入加热区并产生连续的局部镦粗变形，以实现杆料的局部连续聚料。

在电镦过程中，随着电镦件规格的不断提高，电镦件直径也逐渐增大。电镦件直径的增大，会影响杆料自身电阻产生的热量与外界环境的交换，导致塑性变形部位内部与外部温差较大，引起内部晶粒粗化。另外，杆料的塑性变形部位会由于复杂的参数变化产生波浪和歪斜等宏观的形状缺陷。这些形状缺陷会直接影响锻造过程，造成杆料失稳和折叠，进而影响气阀件的性能。电镦件宏观形状和内部晶粒度都会影响电镦件的性能，传统电镦工艺很难同时控制这两个因素，因此发明一种既能控制电镦件宏形状又能使晶粒匀细化的电镦工艺改进技术不可或缺。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提供了一种侧模辅助动态调控晶粒细化的电镦成形方法，解决现有技术中难以同时控制电镦件的宏观形状与微观晶粒度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种侧模辅助动态调控晶粒细化的电镦成形方法，杆料、夹持电极、砧子电极在通电情况下形成闭合的电流回路，杆料依靠自身电阻生热，升温至热塑性变形温度，在镦粗缸与砧子电极的速度差下，高温部位产生塑性变形，逐渐形成蒜头，当蒜头直径不断增大并达到稳定阶段且晶粒粗化速度大于粗化速度阈值时，将预热完成的多瓣式环状辅助侧模夹持在蒜头表面；在后续电镦的过程中，多瓣式环状辅助侧模随着砧子电极同步轴向运动，并且多瓣式环状辅助侧模保持恒温并保持与蒜头表面的接触，从而向蒜头表面补充热量与施加压力，促进蒜头发生动态再结晶引起晶粒细化，蒜头表面受到多瓣式环状辅助侧模的约束而使得外形得到改善。

进一步的，多瓣式环状辅助侧模向蒜头施加恒定压力：多瓣式环状辅助侧模以恒定的压力来保持与蒜头表面的接触，并且随着蒜头直径的增大而扩张。

进一步的，多瓣式环状辅助侧模向蒜头施加变压力：多瓣式环状辅助侧模以恒定的下压量来保持与蒜头表面的接触，在蒜头聚料过程中，蒜头受到多瓣式环状辅助侧模的约束使得蒜头直径不发生增大，但是受到多瓣式环状辅助侧模的动态变化的反作用力。

进一步的，多瓣式环状辅助侧模包括若干形成等间隔环状分布的夹持块，砧子电极基座上对应各个夹持块分别设有支架，各夹持块通过液压机连接在相应的支架上，从而使得各夹持块能够在液压机的作用下径向伸缩。

进一步的，夹持块内表面为凹弧面或平面。

与现有技术相比，本发明具有的优点包括：

1、本发明与传统电镦工艺相比，具有控形和控性双重优点。当侧模与杆料蒜头部位接触时，侧模向蒜头表面补充热量，以减小蒜头内外部的温度差，蒜头内外部均处在利于晶粒细化的温度范围内。蒜头表面温度升高避免蒜头表面温度过低而硬化，从而避免硬化引发的晶粒破碎和形状缺陷，如波纹等，同时蒜头外表面温度仍然低于蒜头内部温度，使蒜头内部能够向外散热，避免蒜头内部温度过高而导致晶粒长大。