[发明专利]一种扇形锻件及其精锻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及精密温锻技术领域，具体涉及到高压开关操作机构中的零件之一扇形蜗轮的锻造制坯工艺。 

背景技术

目前行业内扇形锻件的制造方法比较麻烦：一种工艺是将棒料镦粗预成型两遍，再利用开式模锻将预成型后的中间毛坯进行终锻；另一种工艺是将棒料利用自由锻将毛坯预锻，锻后利用开式模锻将预成型后的中间毛坯进行终锻。这两种工艺过程繁琐，锻件精度差，飞边毛刺大且料耗高。 

我国高压输变电行业中应用的高压开关操作机构，因各方面原因其操作机构中的零件结构形状变化较大，制造工艺难度大，使用性能差异也很大，连带至操作机构中所用的控制元器件的变化。其中对本发明创造的控制器件之一的蜗轮，所要求有严格的固定旋转使用角度。目前国内用在高压开关操作机构中的蝸轮普遍是整体圆形（如图1所示），而高压开关因各方面原因在操作机构中蝸轮真正严格的固定旋转角度不超过180°，往返操作均如此，即整体圆形蝸轮的另一多半是陪着空转，不参与实质啮合操作控制工作。又由于蝸轮用铜合金（铝青铜）材质制造，该铜合金属于贵金属材料，市场售价较高。 

综上，现有在高压开关产品中应用的蜗轮锻件结构及现有扇形锻件制造工艺不尽合理。  

发明内容

本发明创造所要解决的技术问题是提供一种棒材锻制复杂扇形蝸轮的闭式模温精锻工艺，进而提供一种新型结构的扇形蝸轮及该工艺中使用的模具。 

为实现上述发明目的，本发明创造采用如下技术方案： 

本发明创造的扇形锻件精锻工艺，包括棒料备料的步骤；加热棒料至760～900℃的步骤；将棒料置于预成型模具中形成扇形预成型坯料的步骤；加热预成型坯料至760～900℃的步骤；将预成型坯料置于终成型模具中形成外圈突缘及中心孔的终成型坯件扇形蝸轮的步骤。

为更好的实施本发明创造，还包括预成形和终成形锻造前对模具模腔喷涂润滑剂的步骤。润滑剂减轻了坯料与模具的摩擦，使坯料塑性成形流畅，产品形体饱满美观，同时延长了模具的使用寿命。 

为更好的实施本发明创造，还包括在预成形和终成形锻造前对模具上下模进行预热的步骤，使模具温度达到200～360℃。将模具预热在锻造过程中利于金属流动，能够减少冲型时间，加快生产节拍，从而降低生产成本。 

为更好的实施本发明创造，还包括预成形和终成形锻造后对模具模腔进行清洗及喷涂润滑剂的步骤。该步骤的设置，是为了保证工业化连续生产的流畅性和延长模具的使用寿命。 

为更好的实施本发明创造，所述润滑剂是水基石墨乳。 

为更好的实施本发明创造，还包括终成型坯件冷却后表面喷丸处理的步骤。喷丸处理的步骤，一是为了去除终成型坯件表面的氧化皮和喷涂物，二是为了消除由于温锻引起的材料内部应力，三是能够使零件表面硬化外观美观。 

为更好的实施本发明创造，还包括机加形成蜗轮齿及外形修整符合图纸要求尺寸的步骤。 

为更好的实施本发明创造，所述预成型模具包括凸模、凹模，所述凸模外设置凸模套，凸模上端设置压板；所述凹模外依次设置预应力圈、压板；凸模伸入凹模内腔，顶件器设置在凹模内腔内，凹模内腔的剩余空间为坯料的流动空间。 

为更好的实施本发明创造，所述终成型模具包括凸模、凹模，所述凸模外设置凸模套，凸模上端设置压板；所述凹模外依次设置预应力圈、压板；凸模伸入凹模内腔，顶件器设置在凹模内腔内，凸模下端、顶件器上端和凹模内腔形成坯料的流动空间。 

一种上述工艺制造的扇形锻件，为扇形角135°的大角度扇形蝸轮，扇形角120°的小角度扇形蝸轮。 

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果： 

⒈由于本发明创造按蝸轮实际操作固定工作角度制造成扇形蝸轮，与原整体圆形蝸轮用料比节材显著，大角度135°扇形蝸轮用料节材60-70%，小角度120°扇形蝸轮用料节材100-110%。按目前市场铝青铜价61元/千克计算，大角度每件可节约70-90元，小角度每件可节约100-120元。

⒉由于本发明创造一改蝸轮常规整体圆形结构，节材显著，因此也大幅度降低了高压开关操作机构的配套成本。     

⒊由于本发明创造与铸造成形方法比对材料的加热温度低，没有材料挥发现象，无需设置浇冒口系统，因此没有辅助材料的废弃，不会对环境产生污染，材料利用率高，符合国家提倡的节能减排的倡导要求。

⒋本发明创造工艺制造出产品与传统两种开式模锻方法成型产品比，具有材料致密度高，外形规整美观没有飞边毛刺，加工余量小，不仅节材还利于机加工的优点。