專利名稱：自由鍛高徑比超極限鐓粗法及鐓粗砧的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及鋁合金鍛件自由鍛開坯中鐓粗方法及砧座，屬于鋁合金加 工領域。
背景技術(shù)：
大型鋁合金鍛件所使用的毛坯一般都采用圓鑄錠，為了改善鍛件的內(nèi) 部組織和性能，以及獲得一定的形狀和尺寸，為后續(xù)生產(chǎn)模鍛件或軋制環(huán) 形鍛件提供理想坯料，往往都要對圓鑄錠進行鍛造開坯，而鐓粗又是鍛造 開坯中最重要的工序，傳統(tǒng)的自由鍛鐓粗方法如圖1所示，這種鐓粗方法，
由于受穩(wěn)定性條件限制，當H (或L)大于30時，原始鋁合金錠坯5在 鍛粗過程中會發(fā)生彎曲，最終產(chǎn)生折疊，致使報廢，不能生產(chǎn)出滿足要求 的鍛件毛坯。因此人們將這一規(guī)律總結(jié)成鐓粗規(guī)則
近百年來，鋁合金鍛件生產(chǎn)中人們一直認為該規(guī)則不可逾越，嚴格遵守。 隨著航空、航天事業(yè)的發(fā)展，鋁合金鍛件正向大型化、整體化方向 發(fā)展，為此提供更大、更重的鋁合金鍛件任務就擺在我們面前，受鋁合金 熔鑄水平和時間、經(jīng)費的約束，很短時間內(nèi)鋁合金圓鑄錠又不可能做的很 大，目前，西南鋁業(yè)僅能夠提供0820mm的合格鋁合金圓鑄錠，另外， 隨著鋁合金鑄錠斷面尺寸增大，鑄錠冶金質(zhì)量愈難控制。因此如何利用西 南鋁業(yè)現(xiàn)有最大0820mm的鋁合金圓鑄錠，生產(chǎn)近三噸重的鋁合金環(huán)形 鍛件，只有另辟蹊徑。眾所周知，自由鍛錠坯的重量G徒必須大于鍛件的重量G鍛，根據(jù)各 個企業(yè)生產(chǎn)方式、水平的不同，其金屬富余量A也不同，它們的關系是
G錠二A xG鍛-----------〈2〉
G錠={x02xH (或L)xY -----------<3〉
其中0——圓錠直徑、H (或L)——圓錠長度、Y^比重 從<3>式可以看出，當0選最大82Omm以后，要想增加G錠，唯一 的辦法是增加錠坯長度H (或L)，而H (或L)的增加又受〈1〉鐓粗規(guī)則 的約束，最長只能增加到30，即2460mm。按照0820X 2460腿計算，其 金屬重量達不到該鋁合金環(huán)形鍛件生產(chǎn)足夠的金屬富余量A ，將阻礙該鋁
合金環(huán)形鍛件的研制。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種自由鍛高徑比超極限 鐓粗法，以及該方法所使用的鐓粗砧。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種自由鍛高徑比超極限鐓粗法，包括如下工藝步驟
1) 將上、下內(nèi)凹砧定位，確保上、下內(nèi)凹砧中心線重合；
2) 將長度與直徑比大于3的圓鑄錠吊放在下內(nèi)凹砧上，調(diào)整位置確保 鋁合金圓鑄錠中心線與上、下內(nèi)凹砧中心線重合；
3) 調(diào)整完畢后，由動力機構(gòu)驅(qū)動上內(nèi)凹砧下移，緩慢給鋁合金圓鑄錠
施壓開始鋁合金圓鑄錠上下端面的外沿發(fā)生變形，隨著上內(nèi)凹砧不斷下
降，圓鑄錠兩端面與內(nèi)凹砧之間的空腔逐步填滿，內(nèi)凹砧對圓鑄錠端面的
作用力方向也逐漸與其軸心線重合；
54) 隨著上內(nèi)凹砧的進一步下降，圓鑄錠長度與直徑比也隨鐓粗過程的 進行，其比值不斷變小；
5) 將已經(jīng)被鐓粗到一定程度的圓鑄錠用鍛造夾具定位，下工作臺移動，
將下內(nèi)凹砧更換成平砧并將該錠吊放在下平砧上，上內(nèi)凹砧進一步下降，
使圓鑄錠在步驟(3) 、(4)中形成的弧形下端被鐓平；
6) 將上內(nèi)凹砧更換為平砧，將完成上述工步的鑄錠；吊往另一臺安裝 有上下平砧的更大壓機上，然后進一步下降，使圓鑄錠在步驟(3) 、 (4) 中形成的弧形上端被鐓平至所要求的鍛胚高度尺寸，最終完成長度與直徑 比大于3的鋁合金圓鑄錠鐓粗。
所述上、下內(nèi)凹砧分別開設有鍵槽，并通過上、下鍵鎖緊，確保上下 內(nèi)凹砧中心線重合。
所述步驟(3)中的動力機構(gòu)采用鍛錘、壓機，通過活動橫梁驅(qū)動上內(nèi) 凹砧下降。
所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面呈弧形或錐形。
所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平滑 過渡。
一種自由鍛高徑比超極限鐓粗的鐓粗砧，包括用于承托圓鑄錠下端的 下內(nèi)凹砧和從圓鑄錠上端向下施壓的上內(nèi)凹砧，上、下內(nèi)凹砧定位且中心 線重合，其工作面為相對的內(nèi)凹面。
所述上、下內(nèi)凹砧分別開設有鍵槽，并通過上、下鍵鎖緊，上下內(nèi)凹 砧中心線重合。
所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面呈弧形或錐形。
所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平滑過渡。
本發(fā)明核心是為鋁合金圓鑄錠鐓粗創(chuàng)造一個鐓粗過程中不出現(xiàn)失穩(wěn)的 環(huán)境，在鐓粗過程中穩(wěn)定進行，不出現(xiàn)彎曲、折疊等缺陷，突破了近百年 來鋁合金鐓粗不可逾越的規(guī)則，使鋁合金圓鑄錠長度與直徑比大于3，達到
3.3 (0820X27OOmm)，也就是把082Omm圓鑄錠從246Omm增加到27OOmm
以后，長度增加240mm，重量增加360kg;為鋁合金環(huán)形鍛件的研制提供了
足夠的金屬富余量，創(chuàng)造了寬松的環(huán)境。


圖1為現(xiàn)有鐓粗法及鐓粗砧的示意圖； 圖2為本發(fā)明鐓粗法及鐓粗砧的示意圖； 圖3為本發(fā)明鐓粗砧的背面示意圖； 圖4為本發(fā)明鐓粗砧的正面示意圖； 圖5為下鐓粗砧的第二種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的鐓粗過程示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
附圖標記說明如下
1 -上弧形砧
2——下弧形砧
3——鋁合金錠坯
4——鍵槽
5——起重孔如圖2、 3、 4所示，該方法要求上弧形砧l、下弧形砧2必須用上下鍵鎖 緊，上、下弧形砧的四邊均設有向里延伸的鍵槽4，確保上下弧形砧中心線 重合，弧形砧兩側(cè)開設有起重孔5。生產(chǎn)時把鋁合金錠坯3吊放在下弧形砧1 上，調(diào)整位置確保鋁合金錠坯3的中心線與上下弧形砧中心線重合(見圖 6a)，此時，上、下砧間距為2325mm，待調(diào)整完畢后，再將水壓機活動橫 梁下移，緩慢給鋁合金錠坯3施壓，開始鋁合金錠坯3上下端面的外沿發(fā)生 變形，隨著上弧形砧l不斷下降，鋁合金錠坯3兩端面與弧形砧之間的空腔 逐步填滿，弧形砧對鋁合金錠坯端面的作用力也逐漸與鋁合金錠坯的軸心
線重合，即弧形砧對鋁合金錠坯端面作用力方向與軸心線o-o的夾角從e度
不斷地、逐漸地減小為0，最終弧形砧作用力方向與鋁合金錠坯軸心線重合， 沒有形成扭矩的條件，避免了鋁合金錠坯鐓粗時失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生，與此同時， 鋁合金錠坯長度與直徑比也隨鐓粗過程的進行，其比值不斷變小，這就更 有利于防止被鐓粗鋁合金錠坯失穩(wěn)(見圖6b)，此時上、下砧間距為900mm， 將下內(nèi)凹砧更換為平砧，已經(jīng)被鐓粗到一定程度的鋁合金錠坯吊放在下平 砧上(見圖6c)，此時上、下砧間距為1220mm，上內(nèi)凹砧進一步下降，使 鋁合金錠坯在上述步驟中形成的弧形下端被鐓平(見圖6d)，此時上、下 砧間距為1100mm，將上內(nèi)凹砧更換為平砧(見圖6e)，此時上、下砧間距 為1420mm，然后上內(nèi)凹砧進一步下降，使鋁合金錠坯在步驟(3) 、 (4) 中形成的弧形上端被鐓平，上內(nèi)凹砧持續(xù)下降至上、下砧間距為570mm (見 圖6f)，完成長度與直徑比大于3的鋁合金錠坯鐓粗。根據(jù)生產(chǎn)近三噸重的 鋁合金環(huán)形鍛件的金屬富余量需要，采用082OX27OOram的鋁合金圓鑄錠就 足夠了，即082Omm圓鑄錠從30-246O腿增至3.30=2700咖，重量增加 360kg，試驗證明，采用此方法，選用082OX27OO咖的鋁合金圓鑄錠能成功完成鐓粗開坯工序，軋制出尺寸合格的鋁合金環(huán)形鍛件，此方法是對近 百年來自由鍛鐓粗規(guī)則的突破，為利用現(xiàn)有直徑鑄錠生產(chǎn)大鍛件拓展了一 條新路，適用于圓鑄錠、圓棒料、圓形鍛棒等各種圓形柱狀材料的鐓粗。
當圓鑄錠直徑較小時，若仍然采用弧度較大的內(nèi)凹面，圓鑄錠兩端面 與弧形砧之間的空腔便很小，不能很好地限制圓鑄錠的變形，其效果等同 于平砧，針對這種情況，可以將上、下內(nèi)凹砧設計成如圖5所示的形狀，其 內(nèi)凹面具有四種不同半徑的弧度且弧面之間平滑過渡，以適應不同尺寸的
圓鑄錠。
本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得 出其他各種形式的技術(shù)方案。例如將上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面設計成其它適 宜的形狀等等。但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是與本發(fā)明相同 或相近似的技術(shù)方案，均在其保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種自由鍛高徑比超極限鐓粗法，包括如下工藝步驟1)將上、下內(nèi)凹砧定位，確保上、下內(nèi)凹砧中心線重合；2)將長度與直徑比大于3的圓鑄錠吊放在下內(nèi)凹砧上，調(diào)整位置確保鋁合金圓鑄錠中心線與上、下內(nèi)凹砧中心線重合；3)調(diào)整完畢后，由動力機構(gòu)驅(qū)動上內(nèi)凹砧下移，緩慢給鋁合金圓鑄錠施壓開始鋁合金圓鑄錠上下端面的外沿發(fā)生變形，隨著上內(nèi)凹砧不斷下降，圓鑄錠兩端面與內(nèi)凹砧之間的空腔逐步填滿，內(nèi)凹砧對圓鑄錠端面的作用力方向也逐漸與其軸心線重合；4)隨著上內(nèi)凹砧的進一步下降，圓鑄錠長度與直徑比也隨鐓粗過程的進行，其比值不斷變?。?)將已經(jīng)被鐓粗到一定程度的圓鑄錠用鍛造夾具定位，下工作臺移動，將下內(nèi)凹砧更換成平砧并將該錠吊放在下平砧上，上內(nèi)凹砧進一步下降，使圓鑄錠在步驟(3)、(4)中形成的弧形下端被鐓平；6)將上內(nèi)凹砧更換為平砧，將完成上述工步的鑄錠，吊往另一臺安裝有上下平砧的更大壓機上，上平砧持續(xù)下降，使圓鑄錠在步驟(3)、(4)中形成的弧形上端被鐓平至所要求的鍛胚高度尺寸，最終完成長度與直徑比大于3的鋁合金圓鑄錠鐓粗。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗法，其特征在于， 所述上、下內(nèi)凹砧分別開設有鍵槽，并通過上、下鍵鎖緊，確保上下內(nèi)凹 砧中心線重合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗法，其特征在于， 所述步驟(3)中的動力機構(gòu)采用錘或壓機，通過活動橫梁驅(qū)動上內(nèi)凹砧下降。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗法，其特征在于， 所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面呈弧形或錐形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗法，其特征在于， 所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平滑過渡。
6、 一種自由鍛高徑比超極限鐓粗的鐓粗砧，其特征在于，包括用于承 托圓鑄錠下端的下內(nèi)凹砧和從圓鑄錠上端向下施壓的上內(nèi)凹砧，上、下內(nèi) 凹砧定位且中心線重合，其工作面為相對的內(nèi)凹面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗的鐓粗砧，其特征 在于，所述上、下內(nèi)凹砧分別開設有鍵槽，并通過上、下鍵鎖緊，上下內(nèi) 凹砧中心線重合。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗的鐓粗砧，其特征 在于，所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面呈弧形或錐形。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自由鍛高徑比超極限鐓粗的鐓粗砧，其特征 在于，所述上、下內(nèi)凹砧的內(nèi)凹面具有多種不同半徑的弧度且弧面之間平 滑過渡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自由鍛高徑比超極限鐓粗法及鐓粗砧，其鐓粗法步驟為將上、下內(nèi)凹砧定位，確保上、下內(nèi)凹砧中心線重合；將長度與直徑比大于3的圓鑄錠吊放在下內(nèi)凹砧上，調(diào)整位置確保鋁合金圓鑄錠中心線與上、下內(nèi)凹砧中心線重合；調(diào)整完畢后，由動力機構(gòu)驅(qū)動上內(nèi)凹砧下移，緩慢給鋁合金圓鑄錠施壓，使鋁合金圓鑄錠穩(wěn)定鐓粗，不出現(xiàn)彎曲、折疊等缺陷，突破了近百年來鋁合金鐓粗不可逾越的規(guī)則，使鋁合金圓鑄錠長度與直徑比大于3，達到3.3(φ820×2700mm)，也就是把φ820mm圓鑄錠從2460mm增加到2700mm以后，長度增加240mm，重量增加360kg，為鋁合金環(huán)形鍛件的研制提供了足夠的金屬富余量，創(chuàng)造了寬松的環(huán)境。
文檔編號B21J5/08GK101491822SQ200910128428
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者李先偉, 林海濤, 勇 王, 王獻文, 羅順成, 鐘誠道 申請人:西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司