[发明专利]一种“肚大口小”式枝桠类轻合金构件的挤压成形方法

说明书

本发明公开一种“肚大口小”式枝桠类轻合金构件的挤压成形方法，步骤：(1)成形前准备：将轻合金筒形件和挤压成形模具整体预热，挤压成形模具主要包含上模具组件、下模具组件、顶出装置以及分瓣式内外支撑组件；上模具组件的凸模上设有成形角度，成形角度由小到大，再由大到小过渡；上模具组件、下模具组件之间设有分瓣式内外支撑组件；顶出装置设在下模具组件的下方，并与下模具组件间隙配合连接；顶出装置的顶端与分瓣内外支撑件接触配合连接；(2)成形过程：轻合金筒形件在凸模压力的作用下，经过三个阶段变形：一是径向微缩口变形阶段；二是径向大缩口变形阶段；三是最终成形阶段；(3)挤压成形完成后：取下缩口筒形件。

技术领域

本发明涉及金属材料塑性加工及成形技术领域，具体涉及一种“肚大口小”式枝桠类轻合金构件的挤压成形方法。

背景技术

随着我国航空航天技术、高新技术武器装备以及海洋开发的快速发展，复杂枝桠类构件(枝桠类构件是指在材料半径方向上有突出的类似树枝的部分)在各个领域的应用越来越广泛；如带有加强筋或凸台的导弹和卫星翼舱段、深水器材壳体(大于1000米的深海探测或作业舱、深海鱼雷壳体)，用于武器装备的导弹翼片、火炮支架、装甲车辆车身等在多个方向上带有孔穴和凸缘等的形状复杂锻件等。在枝桠类构件中又不乏有许多“肚大口小”式(即中部直径大于口部直径)零件的存在，这些零件形状复杂，质量要求高，其几何应力集中的地方也是受力最为恶劣的部位。传统的成形方法：如分段成形再焊接、铸造亦或是机械加工的方式生产的产品不同程度的存在焊接裂缝、铸造气泡、缩孔、加工成本高、浪费资源等缺陷和不足，不仅性能低下而且不能满足产品的服役要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种“肚大口小”式枝桠类轻合金构件的挤压成形方法，使用热挤压缩口成形方法来实现“肚大口小”式复杂枝桠类构件的精密塑性成形，能有效克服现有传统加工制造方法所带来的问题，改善轻合金的成形性，提高成形构件的综合力学性能，大大提高材料利用率，节能降耗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种“肚大口小”式枝桠类轻合金构件的挤压成形方法，它包含如下步骤：

(1)成形前准备：将轻合金筒形件加热到成形温度并保温一定时间，并将挤压成形模具整体预热至轻合金筒形件成形温度左右并保温一定时间；所述的挤压成形模具包含与压力机的上部结构连接的上模具组件、与压力机下部结构连接的下模具组件、顶出装置、打料装置以及分瓣式内外支撑组件；所述的上模具组件包含上模板、上模垫板、凸模、凸模芯轴，上模具组件设在下模具组件的上方，凸模上设有成形角度，成形角度由小到大，再由大到小过渡；上模具组件、下模具组件之间设有分瓣式内外支撑组件；顶出装置设在下模具组件的下方，并与下模具组件间隙配合连接；顶出装置的顶端与分瓣内外支撑件接触配合连接，末端与顶出缸连接；打料装置固定在下模具组件的上方，并设在上模具组件及分瓣式内外支撑组件的外侧；将预热保温后的模具安装在压力机上；在即将与轻合金筒形件接触的凸模、分瓣外支撑构件、分瓣内支撑构件和内支撑的表面均匀的涂抹油基石墨润滑剂，随后将预热好的轻合金筒形件放置到瓣外支撑构件、分瓣内支撑构件之间；

(2)成形过程：压力机带动上模具组件上的上模板、上模垫板、凸模和凸模芯轴向下运动，凸模开始由上至下地与轻合金筒形件直筒壁部分接触，将筒壁慢慢地向径向推进，口部逐渐缩小；由于凸模设置有成形角度，角度由小到大，再由大到小，所以轻合金筒形件在凸模压力的作用下，经过三个阶段的变形：

一是径向微缩口变形阶段：此阶段凸模成形角较小，对应的径向缩口力较大，缩口压力的作用效果较多的分给径向，使轻合金筒形件伴有轻微的壁厚和高度的增加；

二是径向大缩口变形阶段：随着压力机带动凸模继续向下挤压，成形角由小角度变为稍大的角度，径向缩口力减小，缩口压力更多的流向接触点的切线方向，致使镦粗作用明显，壁厚增加较多，高度增加减少，整体表现出的径向缩口较上一阶段明显增快增大；