一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰

文档序号:414066 发布日期:2021-12-21 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰 (Precise warm extrusion forming method of steel anchoring flange and steel anchoring flange ) 是由 聂杨峻峰 王思琪 任贤魏 赵熹 张治民 于 2021-10-11 设计创作,主要内容包括:本发明是关于一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰,属于钢铁挤压成形技术领域,主要采用的技术方案如下:一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,包括如下步骤:对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理,得到钢制锚固法兰成形件;其中,挤压成形处理的温度为950-980℃。其中,采用锚固法兰的精密挤压成形模具对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理。其中,挤压成形处理的步骤,包括第一次压型步骤、第二次压型步骤、第一次冲孔步骤、第二次冲孔步骤。本发明主要用于提高钢制锚固法兰的性能、提高钢制锚固法兰成形件的尺寸精度、降低钢制锚固法兰的生产能耗,从而节约能源。(The invention relates to a precise warm extrusion forming method of a steel anchoring flange and the steel anchoring flange, belonging to the technical field of steel extrusion forming, and mainly adopting the following technical scheme: a precise warm extrusion forming method of a steel anchoring flange comprises the following steps: carrying out extrusion forming treatment on the blank obtained after the blank opening and forging to obtain a steel anchoring flange forming part; wherein the temperature of the extrusion molding treatment is 950-. Wherein, a precise extrusion forming die of the anchoring flange is adopted to carry out extrusion forming treatment on the blank obtained after cogging and forging. The step of extrusion forming treatment comprises a first pressing step, a second pressing step, a first punching step and a second punching step. The invention is mainly used for improving the performance of the steel anchoring flange, improving the dimensional accuracy of a steel anchoring flange forming part and reducing the production energy consumption of the steel anchoring flange, thereby saving energy.)

一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰

技术领域

本发明涉及一种钢铁挤压成形技术领域,特别是涉及一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰。

背景技术

锚固法兰是大口径、高压力、长距离油气管道工程为防止轴向推力对各站场阀室造成破坏而设置的一种关键装置,多设在管道的入土端和出土端,起到固定管道、约束管道轴向位移、保护站内地面管道和设备等作用,对保障天然气运输安全性、可靠性起决定性作用。长输油气管道具有大管径、高压力的输送特点,要求锚固法兰具备很高的内高压承载能力;为保护管道,使管道保持良好的整体性,在野外低温条件下不易在压力冲击下断裂或变形,要求锚固法兰与管道之间具有良好的焊接性能和非常高的低温韧性。

目前,国内锚固法兰锻造的生产工序主要包括:开坯锻造-模锻-碾环-粗加工-热处理-精加工;其中,挤压成形(如,模锻)是在高温(1150-1200℃)下进行。

但是,采用高温挤压成形的工艺来生产锚固法兰成形件,至少存在如下技术问题:(1)高温挤压成形会使得成形件中的晶粒尺寸粗大,使得最终得到的锚固法兰的性能不佳;(2)高温挤压成形工艺的能耗大;(3)高温挤压成形后,挤压成形件会往回缩,且收缩率较高,使得锚固法兰成形件的尺寸精度低。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰,主要目的在于能提高钢制锚固法兰的性能,并降低钢制锚固法兰的生产能耗。

为达到上述目的,本发明主要提供如下技术方案:

一方面,本发明的实施例提供一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,其包括如下步骤:对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理,得到钢制锚固法兰成形件;其中,所述挤压成形处理的温度为950-980℃;其中,所述开坯锻造后得到的坯料的平均晶粒尺寸为30-40.5μm。

优选的,采用锚固法兰的精密挤压成形模具对所述开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理;其中,所述挤压成形处理的步骤,包括:

第一次压型步骤:将第一压型凸模结构和凹模配合成第一压型模具,对开坯锻造后得到的坯料进行第一次压型处理,得到第一次压型后的坯料;

第二次压型步骤:将第二压型凸模结构和凹模配合成第二压型模具,对所述第一次压型后的坯料进行第二次压型处理,得到锚固法兰坯料;

第一次冲孔步骤:将第一冲孔凸模结构和凹模配合成第一冲孔模具,对所述锚固法兰坯料进行冲孔,得到具有冲孔的锚固法兰坯料;

第二次冲孔步骤:将第二冲孔凸模结构和凹模配合成第二冲孔模具,对所述具有冲孔的锚固法兰坯料进一步冲孔,将冲孔冲穿,得到钢制锚固法兰成形件。

优选的,在所述挤压成形处理的步骤中,挤压速度为1-3mm/s。

优选的,在所述第一次压型步骤之前,还包括:将开坯锻造后得到的坯料加热到第一设定温度并保温,其中,所述第一设定温度为所述挤压成形处理的温度;将锚固法兰的精密挤压成形模具预热至第二设定温度并保温;其中,所述第二设定温度为400-450℃。

在所述第一次压型步骤中:

所述第一次压型后的坯料包括凸缘和位于所述凸缘一侧的圆台状的第一颈部;其中,所述第一次压型后的坯料上的凸缘的径向尺寸小于所需钢制锚固法兰成形件的凸缘的径向尺寸;所述第一次压型后的坯料的凸缘的纵向尺寸大于所需钢制锚固法兰成形件的凸缘的纵向尺寸;

优选的,所述第一次压型后的坯料上的第一颈部的尺寸与所述凹模的圆台状型腔内的垫板以上的部分适配;

优选的,所述第一次压型步骤,包括:

放料:将所述开坯锻造后得到的坯料的一端安置在所述凹模的圆台状型腔内的垫板上,且使所述开坯锻造后得到的坯料的另一端位于所述凹模的圆柱状型腔内;其中,所述开坯锻造后得到的坯料为圆柱状坯料,且所述圆柱状坯料的直径小于所述凹模的圆台状型腔的大端处的内径;

第一次压型:将第一压型凸模结构中的第一凸模压块压入所述凹模的圆柱形型腔内,且置于所述开坯锻造后得到的坯料上;控制所述第一压形凸模结构下行,对所述开坯锻造后得到的坯料进行第一次压型处理,得到第一次压型后的坯料。

在所述第二次压型步骤中:

所述锚固法兰坯料包括凸缘、圆台状的第一颈部及圆台状的第二颈部;其中,所述第一颈部位于所述凸缘的一侧、所述第二颈部位于凸缘的另一侧;其中,所述锚固法兰坯料的凸缘的径向尺寸大于所述第一次压型后的坯料上的凸缘的径向尺寸;所述锚固法兰坯料的凸缘的纵向尺寸小于所述第一次压型后的坯料上的凸缘的纵向尺寸;优选的,所述锚固法兰坯料上的第二颈部的尺寸与所述第一颈部的大端处的尺寸适配。

优选的,所述第二次压型步骤,包括:

将第二压型凸模结构中的第二凸模压块压入所述凹模的圆柱形型腔内,且置于所述第一次压型后的坯料上;控制所述第二压形凸模结构下行,对所述第一次压型后的坯料进行第二次压型处理,得到锚固法兰坯料;

其中,所述第二凸模压块的压型端开设有圆台状型腔,且所述圆台状型腔的大端敞口位于所述压型端的端部;所述第二凸模压块的压型端的端部的其他部分相对于所述圆台状型腔的大端敞口形成压型台阶;当所述第二凸模压块置于第一次压型后的坯料上时,所述第二凸模压块上的压型台阶与所述凹模的台阶结构相对设置,所述第二凸模压块上的圆台状腔体与所述凹模的圆台状型腔相对;优选的,所述第二凸模压块上的圆台状内腔的尺寸与所述凹模的圆台状型腔的大端处的型腔尺寸适配;

优选的,所述锚固法兰坯料的第一颈部的尺寸与所述凹模的圆台状型腔内的垫板以上的部分适配;所述锚固法兰坯料的第二颈部的尺寸与所述第二凸模压块上的圆台状腔体的尺寸适配;所述锚固法兰坯料的凸缘的外周与所述凹模的圆柱状型腔的内壁接触。

优选的,在所述第一次冲孔步骤中:

将第二次压型后得到的锚固法兰坯料翻转180°后置于凹模的型腔内,实现对锚固法兰坯料的外限位;将第一冲孔凸模结构中的套设于冲孔冲头上的限位块从凹模的进口端压入凹模的圆柱状型腔内,与凹模限位出与所需钢制锚固法兰成形件的外形适配的限位型腔,且限位块在冲孔过程中能对冲孔冲头进行导向、并限制所述冲孔冲头晃动,实现对锚固法兰坯料的内限位;

优选的,将第二次压型后的锚固法兰坯料置于凹模的型腔后,所述锚固法兰坯料的第二颈部置于凹模的圆台状型腔内,且与所述凹模内的垫板之间存在空隙;在限位块压入凹模的型腔内,对锚固法兰坯料进行限位后:所述锚固法兰坯料的第一颈部位于所述限位块的圆台状限位腔体内,且与所述限位块的圆台状限位腔体的内壁之间存在空隙;

优选的,在冲孔过程中,当所述冲孔冲头上的凸模镶块与所述限位块接触后,随着冲孔冲头下行,凸模镶块带动限位块下行,对具有冲孔的锚固法兰坯料的冲孔的口部施加作用力,完成口部整形;其中,所述凸模镶块位于所述冲孔冲头上的与冲头端相对的一端上;

优选的,在第一次冲孔结束后,所述冲孔冲头上行,通过冲孔冲头的冲头端上的工作带将所述限位块从所述凹模中带出。

较佳地,所述第二次冲孔步骤包括:将具有冲孔的锚固法兰坯料从凹模中取出后,将冲孔环置于所述凹模的型腔内;再将具有冲孔的锚固法兰坯料置于所述凹模的型腔内,且位于所述冲孔环上;采用第二冲孔凸模结构的压型冲头对所述具有冲孔的锚固法兰坯料进行第二次冲孔,以将冲孔冲穿,得到钢制锚固法兰成形件。

优选的,所述开坯锻造后得到的坯料的材质为CF-62微合金化钢。

优选的,在所述对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理的步骤之前,还包括对钢制锚固法兰毛坯进行开坯锻造,以制备出所述开坯锻造后得到的坯料;其中,所述钢制锚固法兰毛坯的平均晶粒尺寸为56.9-70μm;所述开坯锻造的真应变大于1.8。

另一方面,本发明实施例提供一种钢制锚固法兰,其中,所述钢制锚固法兰成形件为上述任一项所述的钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法得到的钢制锚固法兰成形件;

优选的,所述钢制锚固法兰的平均晶粒尺寸为7-9μm;

优选的,所述钢制锚固法兰的抗拉强度≥630MPa;所述钢制锚固法兰的屈服强度≥520MPa;所述钢制锚固法兰的屈强比≤0.84;所述钢制锚固法兰的延伸率≥25%;

优选的,所述钢制锚固法兰的材质为CF-62微合金化钢;

优选的,所述热处理的工艺为在870-940℃的温度下对所述钢制锚固法兰成形件进行第一次热处理,水冷后,在600-660℃的温度下对第一次热处理后的钢制锚固法兰成形件进行第二次热处理,空冷后得到钢制锚固法兰。

与现有技术相比,本发明的一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法及钢制锚固法兰至少具有下列有益效果:

本发明实施例提出的一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,首次提出采用温挤压成形的方法挤压成形出钢制锚固法兰成形件,即降低对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理的温度(具体地,从现有技术1150-1200℃的高温降低至950-980℃的中温),而降低挤压成形处理的温度,至少能实现以下三个效果:(1)可以降低钢制锚固法兰成形件的生产能耗,从而节约能源;(2)温挤压成形能保证材料中的晶粒小、析出相弥散,从而大幅度提高钢制锚固法兰的性能;(3)温挤压成形后的钢制锚固法兰件的尺寸精度高,实现了精密挤压成形。

进一步地,本发明实施例采用锚固法兰的精密挤压成形模具进行对开坯锻造后得到的坯料进行温挤压成形,能减少钢制锚固法兰成形件的壁厚差(进一步提高挤压成形的精密度)、实现省力成形、以及解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题。

综上,本发明提出的钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,提高了挤压成形件的尺寸精度,有效调控材料组织形态,细化晶粒,能大幅度提升钢制锚固法兰的性能;进一步地,能减小钢制锚固法兰成形件的壁厚差、以及避免成形件的口部出现塌角,实现了材料利用率由47.4%提高至65%,提高生产效率和成品率,减少能耗与污染排放,有效减少钢制锚固法兰成形件的生产工序,降低综合成本,减少污染排放,保障产品性能一致性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例提供的第一压型模具的装配示意图;

图2是本发明实施例提供的第二压型模具的装配示意图;

图3是本发明实施例提供的第一冲孔模具的装配示意图;

图4是本发明实施例提供的第二冲孔模具的装配示意图;

图5是本发明实施例提供的钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法的流程图;

图6是本发明实施例提供的第一冲孔凸模结构与第二模板的装配示意图;

图7是本发明实施例提供的第一冲孔凸模结构中的冲孔冲头与限位块的连接示意图;

图8是图6所示结构中的局部示意图;

图9是本发明实施例提供的冲孔冲头的局部示意图;

图10是本发明实施例提供的限位块的结构示意图;

图11是钢制锚固法兰毛坯的微观组织图;

图12是开坯锻造后得到的坯料的微观组织图;

图13是钢制锚固法兰的微观组织图;

图14是热处理工艺图;

图15是采用传统自由式冲孔方式与本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的钢制锚固法兰成形件的效果对比图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

本实施例提供一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,如图5所示,包括如下步骤:对开坯锻造后得到的坯料31进行挤压成形处理,得到钢制锚固法兰成形件35;其中,挤压成形处理的温度为950-980℃;其中,开坯锻造后得到的坯料31的平均晶粒尺寸为30-40.5μm。

本实施例首次提出采用温挤压成形的方法挤压成形出钢制锚固法兰成形件,即降低对开坯锻造后得到的坯料31进行挤压成形处理的温度;(具体地,从现有技术1150-1200℃的高温降低至950-980℃的中温),而降低挤压成形的温度,至少能实现以下三个效果:可以降低钢制锚固法兰成形件的生产能耗,从而节约能源;温挤压成形能保证材料中的晶粒小、析出相弥散,从而大幅度提高钢制锚固法兰的性能;温挤压成形后的钢制锚固法兰件的尺寸精度高,实现了精密挤压成形。

在此需要说明的是:能实现温挤压成形的前提条件是,通过开坯锻造(即,反复的镦粗拔长处理),使坯料的晶粒细化、使坯料本身的塑性提高(金属流动性好),具体地,开坯锻造后得到的坯料的性能满足上述条件(即,开坯锻造后得到的坯料的平均晶粒尺寸为30-40.5μm),从而为降低温度进行挤压成形提供一种可能性。

对于实施例1提供的钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,可以适用于现有技术的钢制锚固法兰模具。

较佳地,在所述对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理的步骤之前,还包括对钢制锚固法兰毛坯进行开坯锻造,以制备出所述开坯锻造后得到的坯料的步骤;其中,所述钢制锚固法兰毛坯的组织为奥氏体+珠光体,平均晶粒尺寸为56.9-70μm;开坯锻造的真应变大于1.8。开坯锻造(大变形开坯)后,晶粒细化,晶粒尺寸减小到30-40.5μm,并且钢中的脆性碳化物及内部偏析组织被打碎,晶粒细化及其碳化物的破碎增加了材料后续塑形变形的能力。

实施例2

较佳地,本实施例是在实施例1的基础上,为了更进一步提高钢制锚固法兰成形件的尺寸精密度(减少壁厚差),提高材料的利用率,提出采用锚固法兰的精密挤压成形模具对开坯锻造后得到的坯料进行挤压成形处理。在此,本实施例主要对锚固法兰的精密挤压成形模具的结构特征进行详细说明,具体如下:

如图1至图10,锚固精密挤压成形模具包括第一模具组件和第二模具组件;其中,第一模具组件包括凹模12;第二模具组件包括:第一冲孔凸模结构(用于和凹模12配合成第一冲孔模具,以对锚固法兰坯料33进行冲孔);优选的,第二模具还包括第二冲孔凸模结构(用于对第一冲孔模具冲孔后得到的具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步进行冲孔,以将冲孔冲穿)。优选的,第二模具还包括第一压型凸模结构(用于和凹模配合成第一压型模具)、第二压型凸模结构(用于和凹模配合成第二压型模具),以将开坯锻造后得到的坯料31压型处理成待冲孔的锚固法兰坯料33。

另外,第一模具组件还包括用于连接压力机的第一模板11(具体地,第一模板11用于连接压力机的下部结构);其中,凹模12固定在第一模板11上。第二模具组件还包括用于连接压力机的第二模板21(具体地,第二模板用于连接压力机的上部结构)。其中,上述提及的第一冲孔凸模结构、第二冲孔凸模结构、第一压型凸模结构、第二压型凸模结构在与凹模12进行配合时,用于固定在第二模板21上。

一方面,本实施例先对第一冲孔凸模结构、凹模12的结构及其配合进行说明如下:第一冲孔凸模结构(在此,第一冲孔凸模结构参见图6所示的固定在第二模板21上的M形组合凸模结构)。其中,该第一冲孔凸模结构用于和凹模12相配合形成第一冲孔模具,用于对锚固法兰坯料33进行冲孔。其中,第一冲孔凸模结构包括冲孔冲头231和限位块232;其中,限位块232套设在冲孔冲头231上,以在冲孔过程中,对冲孔冲头231进行导向,并限制冲孔冲头231晃动。其中,在冲孔时,限位块232用于压入凹模12的型腔内,和凹模12限位出与所需钢制锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔(较佳地,该限位型腔为封闭腔体),并对锚固法兰坯料33进行内外同时限位(在此,关于内外同时限位进行解释说明如下:对于坯料来说,限位型腔中的凹模可以约束坯料,则形成外限位,而限位块可以约束冲头,使得其在冲孔过程不能跑偏,则形成内限位)。通过上述设置,在整个冲孔过程中,限位块232和凹模12的配合能限制锚固法兰坯料33的移动(即,将锚固法兰坯料33固定),限位块232限制冲孔冲头231晃动,这样使得冲孔冲头231能对锚固法兰坯料33进行直直地冲孔,进而实现减少挤压成形出的钢制锚固法兰成形件35的壁厚差,从而进一步能提高材料的利用率。

较佳地,如图1至图5所示,凹模12设计成如下结构:凹模12的型腔包括圆柱状型腔、圆台状型腔(即,圆锥台型腔)及垫块121。其中,圆柱状型腔具有相对设置的第一端和第二端;其中,圆柱状型腔的第一端敞口设置,作为凹模12的进口端。圆台状型腔的大端与圆柱状型腔的第二端直接连通,且圆台状型腔的大端的内径小于圆柱状型腔的内径,使得圆柱状型腔和圆台状型腔的连通处形成台阶结构(即,凹模的型腔为阶梯状通孔结构)。垫块121与圆台状型腔的小端适配,安置在圆台状型腔的小端处。较佳地,圆台状型腔的小端敞口设置,且圆台状型腔的小端敞口位于凹模的固定端的端部。凹模的固定端的端部固定在第一模板11上,且第一模板11上设置有顶杆安装孔,且顶杆安装孔与圆台状型腔的小端敞口相对应。第一模具组件还包括顶杆111;顶杆111的顶端内置于第一模板的顶杆安装孔中;进一步优选的,顶杆111的轴线与顶杆安装孔的轴线位于同一直线上;这样设置是为了通过顶杆上行实现脱模卸料。

较佳地,如图1至图7、图10所示,在上述凹模12的结构基础上,本实施例进一步对第一冲孔凸模结构(M形组合凸模结构)中的限位块232的结构进一进行设计:限位块232具有第一端(图10所示限位块232的下端),且限位块232的第一端上开设有圆台状限位腔体2321(即,圆锥台状限位腔体);其中,圆台状限位腔体2321的大端敞口设置,且圆台状限位腔体2321的大端处的敞口位于限位块232的第一端端部上,使得限位块232的第一端端部的其他部分相对于圆台状限位腔体2321形成限位台阶。其中,当限位块232从凹模12的进口端压入圆柱状型腔后:限位块232的限位台阶与凹模12的型腔内的台阶结构相对设置,以对锚固法兰坯料33的凸缘进行限位(锚固法兰坯料的凸缘外周与圆柱状型腔的内壁抵接接触,锚固法兰坯料的凸缘的一侧安置在凹模的台阶结构上,限位块的限位台阶抵接接触于锚固法兰坯料的凸缘的另一侧);限位块232的圆台状限位腔体2321与凹模12的圆台状型腔相对设置,以对所述锚固法兰坯料33的两个颈部分别进行限位。

较佳地,限位块232上的圆台状限位腔体的锥角大于凹模12中的圆台状型腔的锥角;所述圆台状限位腔体2321的深度大于(略大于)圆台状型腔的大端端口与垫板121之间的距离;圆台状限位腔体2321的大端敞口的内径大于(略大于)凹模12的圆台状型腔的大端敞口的内径。上述设置是为了能使锚固法兰坯料的上颈部容置在圆台状限位腔体2321后,能与圆台状限位腔体的内壁之间留有孔隙。

较佳地,限位块232的外周尺寸与凹模12的圆柱状型腔的尺寸适配,以使限位块232从凹模12的进口端压入至凹模12的圆柱状型腔后,与凹模12的圆柱状型腔的腔壁相抵接接触;进一步优选的,限位块232的外周尺寸大于圆柱状型腔的直径(在此的大于是略大于,既能保证限位块232能进入圆柱状型腔内,也能保证限位块232能对锚固法兰坯料33的限位);其中,凹模12的进口端(凹模的口部)设置有倒角,以使限位块232能压入凹模12的圆柱状型腔中。

在此需要说明的是:通过将凹模12的型腔设置成相连通的圆柱状型腔和圆台状型腔结构,且圆柱状型腔与圆台状型腔的大端连通处形成台阶结构;同时,将限位块232的第一端上设置圆台状限位腔体,且圆台状限位腔体的大端敞口,且敞口位于限位块232的第一端端部,使得限位块232的第一端端部的其他部分相对于圆台状限位腔体形成限位台阶;上述设置,使得限位块232压入凹模12的圆柱状型腔后,能与凹模12的型腔限位出与所需钢制锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔;并且,锚固法兰坯料33的一个颈部(下颈部)受到凹模12的圆台状型腔的约束,实现了对锚固法兰坯料33的外限位,而限位块232受到凹模12的限制,不能左右移动,且限位块232又能约束冲头,使得冲头不能跑偏,实现了对锚固法兰坯料的内限位;因此,上述结构的凹模12和限位块232可以对锚固法兰坯料进行内外同时限位。

较佳地,如图1至图10所示,本实施例进一步对第一冲孔凸模结构(M形组合凸模结构)中的限位块232与冲孔冲头231的结构、及两者的连接方式进一步进行如下设计:限位块232具有第二端(图10所示限位块的上端),限位块232的第二端与限位块232的第一端相对设置;其中,限位块232的第二端开设有通孔2322,用于使限位块232套设在冲孔冲头231上,以对所述冲孔冲头231进行导向并限制其晃动;其中,该通孔2322与圆台状限位腔体2321连通,通孔2322与冲孔冲头231的筒体外周尺寸适配,通孔2322的内径小于圆台状限位腔体2321的小端的内径。

较佳地,冲孔冲头231的头部设置有工作带2311;其中,工作带2311的直径大于冲孔冲头231的筒体直径、工作带2311的直径小于圆台状限位腔体2321的小端的内径(以使工作带2311可以沿冲孔的方向穿过圆台状限位腔体,不能沿着与冲孔方向相反的方向进入通孔中)。具体地,通孔2322的孔壁与圆台状限位腔体2321的小端的端部的相交处开设一圈容置腔2323,以容置冲孔冲头231的工作带2311,其中,容置腔2323的一端与通孔2322连通,另一端与圆台状限位腔体2321连通。上述设置,不仅可以减小成形载荷和拔模力,同时在冲孔结束后,冲孔冲头231能够将限位块232带起。

关于限位块232的结构特征、并结合附图,可以看出限位块232为M形限位块。

在此,本实施例通过在限位块232上开设与圆台状限位腔体连通、且与冲孔冲头231的筒体外周尺寸适配的通孔2322,从而实现了将限位块232套设于冲孔冲头231上,且通过限位块上的通孔2322实现对冲孔冲头231的导向,并限制冲孔冲头231的晃动。进一步地,本实施例通过在冲孔冲头231的头部设置工作带2311、在限位块232的通孔壁与圆台状限位腔体的小端端部相交处设置容置腔2323,用于容置冲孔冲头231的工作带2311,这样设置,一方面便于减小成形载荷和拔模力,另一方面在冲孔结束后,能够将限位块232带起。

较佳地,如图3和图5所示,本实施例进一步对第一冲孔模具进行如下设计:当限位块232压入凹模12的型腔内,和凹模12限位出与所需钢制锚固法兰成形件的外形尺寸适配的限位型腔时:限位型腔的腔壁与锚固法兰坯料33的凸缘相抵接,锚固法兰坯料33的整个第一颈部(上颈部)与限位型腔的腔壁之间留有空隙、第二颈部(下颈部)的小端的端部与限位型腔的腔壁之间留有空隙。具体地,在冲孔时,锚固法兰坯料33的第一颈部(上颈部)容置在限位块232上的圆台状限位腔体内,整个第一颈部与限位块232上的圆台状限位腔体的腔壁之间留有空隙;第二颈部(下颈部)与凹模12的圆台状型腔的侧壁相贴;第二颈部的小端端部与凹模12的圆台状型腔内的垫板121之间留有空隙。所述锚固法兰坯料33的凸缘的上侧与限位块232的限位台阶紧贴、所述锚固法兰坯料33的凸缘的下侧与凹模12的台阶结构紧贴。

在此,本实施例提供通过在限位块和凹模对锚固法兰坯料33进行限位后,使锚固法兰坯料33的第二颈部(下颈部)悬置于凹模12的圆台状型腔内、使锚固法兰坯料33的第一颈部(上颈部)与限位块232之间留有空隙;这样设置,在冲孔过程中,金属向上下两个方向同时流动,控制短程流动,相比于传统反挤压,减小了金属流动路径,起到省力成形的作用;而省力成形可以减少能耗、提高模具的寿命。

需要说明的是:由于在冲孔过程中金属的流动,当冲孔达到预定位置时,具有冲孔的锚固法兰坯料的外形与限位型腔的尺寸适配,即,具有冲孔的锚固法兰坯料与限位块、凹模之间不存在空隙。

较佳地,如图3、图5、图6及图8所示,本实施例进一步对第一冲孔凸模结构进一步进行如下设计:第一冲孔凸模结构还包括凸模镶块233;其中,冲孔冲头231具有相对设置的第一端(下端)和第二端(上端);其中,冲孔冲头231的头部位于冲孔冲头的第一端(下端、冲头端),其中,凸模镶块233套接在冲孔冲头的第二端(上端、固定端)上;其中,在冲孔过程中,凸模镶块233随着冲孔冲头231下行,当凸模镶块233下行至与限位块232接触时(参见图5中的(e)图所示),随着冲孔冲头211的继续下行,凸模镶块233带动所述限位块232共同下行,凸模镶块233和限位块232一起以对具有冲孔的锚固法兰坯料34的冲孔的口部(即,上口部)施加作用力。

在此,本实施例通过使第一冲孔凸模结构包括套接在冲孔冲头231的第二端(与冲孔冲头的头部相对的一端上)的凸模镶块233,该凸模镶块233在冲孔过程中,随着冲孔冲头231下行,当凸模镶块233下行至与限位块232接触时,会与限位块232一起对具有冲孔的锚固法兰坯料34的冲孔的口部施加作用力,这样能起到整形作用,从而保障挤压成形出的锚固法兰成形件的口部平齐,解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题,进一步提高材料的利用率。

较佳地,凸模镶块233具有相连通的第一通孔和第二通孔,且第一通孔的内径大于第二通孔的内径;其中,冲孔冲头231第二端的端部设置成连接部;其中,连接部的尺寸与第一通孔适配,且安置在第一通孔中;第二通孔的内径与冲孔冲头的第二端处的筒体的外径适配;通过上述设置,实现了凸模镶块233与冲孔冲头231的第二端的套接。

较佳地,第一冲孔凸模结构通过凸模镶块233实现与第二模板21的连接。具体地,第一冲孔凸模结构还包括凸模固定板234;其中,凸模固定板234将凸模镶块233压接(压紧连接)在压板235上;凸模固定板234、压板235、第二模板21之间通过紧固件(如,螺栓)紧固。

以上是关于凹模、第一冲孔凸模结构以及两者配合的说明,如上所述,采用第一冲孔凸模结构对锚固法兰坯料33进行冲孔,但是并未冲成穿孔,如图5中的(e)图,具有冲孔的锚固法兰坯料34的冲孔还具有底部。

另一方面,如图4和图5所示,本实施例的第二冲孔凸模结构用于和凹模12配合形成第二冲孔模具,用于对由第一冲孔模具冲孔后得到的具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步进行冲孔,以将其上的冲孔冲穿(即,冲去剩余底厚坯料),得到锚固法兰成形件35。具体地,第二冲孔凸模结构包括压型冲头221。其中,压型冲头221用于连接在第二模板21上。较佳地,第二冲孔模具组件还包括冲孔环122,以在冲孔时,安置在凹模12的型腔内,且用于支撑具有冲孔的锚固法兰坯料34的待冲孔处。具体地,在冲孔前。将冲孔环122安置在凹模12的圆台状型腔内的垫块121上,将具有冲孔的锚固法兰坯料34的下颈部的端部安置在冲孔环122上。

再一方面,如图1至图3、图5所示,本实施例中的第二模具组件中的用于和凹模配合压型成待冲孔的锚固法兰坯料33的第一压型凸模结构、第二压形凸模结构、以及与凹模12的配合具体如下:

第一压型凸模结构用于和凹模12配合形成第一压型模具,用于对开坯锻造后得到的坯料31(即,圆柱状坯料)进行第一次压型处理,其中,第一压型凸模结构包括压型冲头221和第一凸模压块222;其中,压型冲头221用于连接第二模板21;第一凸模压块222为板体结构,用于在压型冲头的作用下,对安置在凹模12中的开坯锻造后得到的坯料31施加压力。

第二模具组件还包括第二压型凸模结构,其中,第二压型凸模结构用于和凹模12配合形成第二压型模具,用于对第一次压型后的坯料32进行第二次压型处理,得到待第一次冲孔的锚固法兰坯料33;其中,第二压型凸模结构包括压型冲头221(压型冲头221用于连接第二模板21)和第二凸模压块223。

其中,第二凸模压块223具有相对设置的第一端(压型端)和第二端;其中,第二凸模压块223的第一端上开设有圆台状腔体;其中,圆台状腔体的大端敞口,且第二凸模压块223上的圆台状内腔的大端敞口位于第二凸模压块223的第一端的端部上,使得第二凸模压块223的第一端的端部上的其他部分相对于圆台状腔体形成压型台阶。其中,当进行第二次压型时,压型冲头221抵接第二凸模压块223的第二端的端部,使第二凸模压块223对第一次压型后的坯料32进行第二次压型;在第二次压型处理时,第二凸模压块223压入凹模12内,且压型台阶与凹模12的台阶结构相对设置,第二凸模压块223上的圆台状腔体与凹模23的圆台状型腔相对。

较佳地,第二凸模压块223上的圆台状内腔的尺寸与凹模12的圆台状型腔的大端处的型腔尺寸适配(即,两者的锥角相同,但是圆台状内腔的深度小于圆台状型腔的大端敞口与垫板121之间的距离)。

实施例3

较佳地,本实施例是在实施例2的基础上,如图5所示,进一步说明采用锚固法兰的精密挤压成形模具对开坯锻造后得到的坯料进行温挤压成形处理的步骤,主要包括:

成型准备:将开坯锻造后得到的坯料31加热到第一设定温度并保温,其中,第一设定温度为挤压成形处理的温度(即,950-980℃);将锚固法兰精密挤压成形模具预热至第二设定温度并保温;其中,第二设定温度为400-450℃,以减少热交换引起的变形不均匀。

另外,将由第一压型凸模结构和凹模装配在压力机上,配合成第一压型模具(具体地,将第一压型凸模结构连接在第二模板21上,然后装配在压力机的上部结构结构),并沿着第一凸模压块222、凹模12和垫块121的工作表面涂抹一定的润滑剂。

第一次压型步骤:将第一压型凸模结构和凹模12配合成第一压型模具,对开坯锻造后得到的坯料31进行第一次压型处理,得到第一次压型后的坯料32。较佳地,该步骤包括:

放料:将开坯锻造后得到的坯料31的一端安置在凹模12的圆台状型腔内的垫板121上,且使开坯锻造后得到的坯料31的另一端位于凹模12的圆柱状型腔内;其中,开坯锻造后得到的坯料31为圆柱状坯料,且开坯锻造后得到的坯料31的外径小于凹模12的圆台状型腔的大端处的内径。

第一次压型:将第一压型凸模结构中的第一凸模压块222(第一凸模压块的工作表面涂抹一定的润滑剂)压入凹模12的圆柱形型腔内,且置于开坯锻造后得到的坯料31上;控制第一压形凸模结构下行,对开坯锻造后得到的坯料31进行第一次压型处理,得到第一次压型后的坯料32;

其中,第一次压型后的坯料32包括凸缘和位于凸缘一侧的圆台状的第一颈部(仅包括一个颈部);其中,第一次压型后的坯料32上的凸缘的径向尺寸小于所需钢制锚固法兰成形件35的凸缘的径向尺寸;第一次压型后的坯料32的凸缘的纵向尺寸大于所需钢制锚固法兰成形件35的凸缘的纵向尺寸。其中,第一次压型后的坯料32上的第一颈部的尺寸与凹模12的圆台状型腔内的垫板121以上的部分适配。

第二次压型步骤:将第二压型凸模结构和凹模12配合成第二压型模具,对第一次压型后的坯料32进行第二次压型处理,得到锚固法兰坯料33。

具体地,在第二次压型步骤中:移走第一凸模压块222;将第二凸模压块223与压型冲头221配合成第二压型凸模结构,将第二压型凸模结构中的第二凸模压块223(第二凸模压块223的工作表面(压型端的端部)涂抹一定的润滑剂)压入凹模12的圆柱形型腔内,且置于第一次压型后的坯料32上;控制第二压形凸模结构下行,对第一次压型后的坯料32进行第一次压型处理,得到锚固法兰坯料33。

其中,当第二凸模压块223置于第一次压型后的坯料32上时,第二凸模压块223上的压型台阶与凹模12的台阶结构相对设置,所述第二凸模压块223上的圆台状腔体与凹模12的圆台状型腔相对。其中,第二凸模压块上的圆台状内腔的尺寸与所述凹模的圆台状型腔的大端处的型腔尺寸适配。

较佳地,锚固法兰坯料33包括凸缘、圆台状的第一颈部及圆台状的第二颈部;其中,第一颈部位于凸缘的一侧、第二颈部位于凸缘的另一侧;其中,锚固法兰坯料33的凸缘的径向尺寸大于第一次压型后的坯料32上的凸缘的径向尺寸;锚固法兰坯料33的凸缘的纵向尺寸小于第一次压型后的坯料32上的凸缘的纵向尺寸;优选的,锚固法兰坯料33上的第二颈部的尺寸与第一颈部的大端处的尺寸适配。

较佳地,所述锚固法兰坯料33的第一颈部的尺寸与凹模12的圆台状型腔内的垫板121以上的部分适配;锚固法兰坯料33的第二颈部的尺寸与第二凸模压块223上的圆台状腔体的尺寸适配;锚固法兰坯料33的凸缘的外周与凹模12的圆柱状型腔的内壁接触。

第一次冲孔步骤:将第一冲孔凸模结构和凹模12配合成第一冲孔模具,对固法兰坯料33进行冲孔,得到具有冲孔的锚固法兰坯料34。

在第一次冲孔步骤中:将第二次压型后得到的锚固法兰坯料翻转180°,置于凹模的型腔内,实现对锚固法兰坯料33的外限位;将第一冲孔凸模结构中的套设于冲孔冲头231上的限位块232从凹模12的进口端压入凹模12的圆柱状型腔内,与凹模12限位出与所需钢制锚固法兰成形件35的外形适配的限位腔,且限位块232在冲孔过程中能对冲孔冲头进行导向、并限制冲孔冲头晃动,实现对锚固法兰坯料33的内限位。这样使得冲孔冲头231能对锚固法兰坯料33进行直直地冲孔,进而实现减少挤压成形出的钢制锚固法兰成形件35的壁厚差,从而提高挤压成形的尺度精度,提高材料的利用率。

较佳地,将第二次压型后得到的锚固法兰坯料33置于凹模12的型腔后,锚固法兰坯料33的第二颈部置于凹模12的圆台状型腔内,且与凹模12内的垫板121之间存在空隙;在限位块232压入凹模12的型腔内,对锚固法兰坯料33进行限位后:锚固法兰坯料33的第一颈部位于所述限位块232的圆台状限位腔体内,且与所述限位块232的圆台状限位腔体的内壁之间存在空隙。这样在冲孔过程中,金属向上下两个方向同时流动,控制短程流动,相比于传统反挤压,减小了金属流动路径,起到省力成形的作用;而省力成形可以减少能耗、提高模具的寿命。

较佳地,第一次冲孔步骤,还包括:在冲孔过程中,当冲孔冲头231的与冲头端相对设置的一端上的凸模镶块233与所述限位块232接触后,随着冲孔冲头231下行,带动凸模镶块233和限位块232共同下行,对具有冲孔的锚固法兰坯料的冲孔的口部施加作用力,使金属向口部流动,完成口部整形,从而保障挤压成形出的锚固法兰成形件的口部平齐,解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题,进一步提高材料的利用率。

较佳地,在第一次冲孔结束后,所述冲孔冲头231上行,通过冲孔冲头231的冲头端上的工作带2311把所述限位块232从所述凹模12中带出。

较佳地,在对锚固法兰坯料33进行内外限位之前,还包括:移走第二压型凸模,将第二模块21和第一冲孔凸模结构(M形组合凸模)装配在压机上,沿着冲孔冲头231、凹模12、垫块121、限位块232的工作表面涂抹一定的润滑剂。

另外,具有冲孔的锚固法兰坯料34具有凸缘、位于凸缘一侧的第一颈部、位于凸缘另一侧的第二颈部;其中,第一颈部的尺寸与限位块232的圆台状限位腔体适配、第二颈部的尺寸与凹模12内的垫板121以上的部分适配。

第二次冲孔步骤:将第二冲孔凸模结构和凹模12配合成第二冲孔模具,对具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步冲孔,将冲孔冲穿,得到钢制锚固法兰成形件35。

该步骤包括:具有冲孔的锚固法兰坯料34从凹模中取出后,将冲孔环122置于凹模12的型腔内;再将具有冲孔的锚固法兰坯料34置于凹模12的型腔内,且位于冲孔环122上;采用第二冲孔凸模结构的压型冲头221对具有冲孔的锚固法兰坯料34进行第二次冲孔,以将冲孔冲穿,得到钢制锚固法兰件35。

较佳地,该步骤具体包括:移走第一冲孔凸模结构,移走具有冲孔的锚固法兰坯料34,将冲孔环122置于凹模12的型腔内,沿着压型冲头221、凹模12、冲孔环122的工作表面涂抹一定的润滑剂,再将具有冲孔的锚固法兰坯料34放入凹模12的型腔内,压机下行冲去剩余底厚坯料,完成锚固法兰成形件的制取,顶杆上行,取走钢制锚固法兰成形件35。

另外,在上述的挤压成形处理的步骤中,挤压速度为1-3mm/s,采取更慢的挤压速度,以降低成形力。

综上:本发明实施例提供的一种钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,主要是采用温挤压成形的方法(即,与现有技术的高温挤压成形相比,降低了模锻的温度),从而提高钢制锚固法兰的性能、提高锚固法兰成形件的尺寸精度、以及降低锚固法兰的生产能耗。在此基础上,本发明实施例进一步采用钢制锚固法兰的精密挤压成形模具进行温挤压成形;这样能减少钢制锚固法兰成形件的壁厚差(进一步提高挤压成形的精密度)、实现省力成形、以及解决传统毛坯模锻自由冲孔中成形件口部出现塌角的问题。

综上,本发明提出的钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,提高了挤压成形的精度,有效调控材料组织形态,细化晶粒,大幅度提升性能;进一步地,减小了钢制锚固法兰成形件的壁厚差、以及避免口部出现塌角,实现了材料利用率由47.4%提高至65%,提高生产效率和成品率,减少能耗与污染排放,有效减少钢制锚固法兰成形件的生产工序,降低综合成本,减少污染排放,保障产品性能一致性。

另外,上述钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法成形出的钢制锚固法兰成形件经热处理后,得到钢制锚固法兰。其中,热处理工艺参见图14所示;具体地,所述热处理的工艺为:在870-940℃的温度下对所述钢制锚固法兰成形件进行第一次热处理(优选的,第一次热处理的时间为3h),水冷后,在600-660℃的温度下对第一次热处理后的钢制锚固法兰成形件进行第二次热处理(优选的,第二次热处理的时间为4h),空冷后得到钢制锚固法兰。

较佳地,本发明实施例提出的钢制锚固法兰成形件、钢制锚固法兰的材质为CF-62改专用钢(即,CF-62微合金化钢),化学成分(%)如下:

C:0.07-0.09;Mn:1.15-1.3;Si:0.05-0.2;P:≤0.025;S:≤0.015;Mo:0.2-0.3;V:0.05-0.08;Nb:0.02-0.05;As:≤0.02;Pb:≤0.01;Sb:≤0.01;Sn:≤0.012;Bi:≤0.01。注,气体含量:H≤3ppm,O≤50ppm,N≤80ppm。

下面通过具体实验实施例进一步详细说明如下:

实验实施例1

如图5所示,本实验实施例主要是采用实施例3提供的一种钢制锚固法兰的精密挤压成形方法来挤压成形出钢制锚固法兰成形件,然后,进一步对该钢制锚固法兰成形件进行热处理,制备出钢制锚固法兰(材质为上述的CF-62改专用钢)。主要包括如下步骤:

开坯锻造:对钢制锚固法兰毛坯进行开坯锻造,得到开坯锻造后得到的坯料31。

其中,钢制锚固法兰毛坯的微观组织图参见图11所示。开坯锻造后得到的坯料的微观组织图参见图12所示。钢制锚固法兰毛坯的原始组织为奥氏体+珠光体,锻造开坯的真应变大于1.8,锻造开坯后,晶粒细化,从56.9μm减小到40.5μm,钢中的脆性碳化物及内部偏析组织被打碎,晶粒细化及其碳化物的破碎增加了材料后续塑形变形的能力。

挤压成形准备:将开坯锻造后得到的坯料31加热到挤压成形处理的温度(960℃)并保温,并将钢制锚固法兰的精密挤压成形模具整体预热至450℃;将第一压型模具装配在压力机上(具体地,将第一压型凸模结构连接在第二模板21上,然后装配在压力机的上部结构结构),并沿着第一凸模压块222、凹模12和垫块121的工作表面涂抹一定的润滑剂。

第一次压型步骤:将第一压型凸模结构和凹模12配合成第一压型模具,对开坯锻造后得到的坯料31进行第一次压型处理,得到第一次压型后的坯料32。

该步骤具体为:将开坯锻造后得到的坯料31置于凹模12的型腔内,并将第一凸模压块222置于开坯锻造后得到的坯料31(具体参见图5的(a)图所示),压力机下行415mm。

开坯锻造后得到的坯料31的外径小于凹模12的圆台状型腔的大端处的内径;开坯锻造后得到的坯料31的一端安置在凹模的圆台状型腔内的垫板121上,开坯锻造后得到的坯料31的另一端位于凹模12的圆柱状型腔内。

其中,参见图5中的(b)图所示,第一次压型后的坯料32具有凸缘和位于凸缘一侧的圆台状的颈部;其中,第一次压型后的坯料32的凸缘的径向尺寸小于所需钢制锚固法兰成形件的凸缘的径向尺寸、第一次压型后的坯料32的凸缘的纵向尺寸大于所需钢制锚固法兰成形件的凸缘的纵向尺寸、第一次压型后的坯料的颈部尺寸与凹模的圆台状型腔内的垫板以上的部分适配。

第二次压型步骤:将第二压型凸模结构和凹模12配合成第二压型模具,对第一次压型后的坯料32进行第二次压型处理,得到锚固法兰坯料33。

该步骤具体为:在压型冲头221下行415mm后上行,移走第一凸模压块222。将第二凸模压块223的工作表面涂抹一定的润滑剂,并将第二凸模压块223置于第一次压型后的坯料32上(具体参见图5中的(b)图所示),压力机下行39mm至镦满位置(具体参见图5中的(c)图所示),得到锚固法兰坯料33。

锚固法兰坯料33包括凸缘、圆台状的第一颈部及圆台状的第二颈部;其中,第一颈部位于凸缘的一侧、第二颈部位于凸缘的另一侧;其中,第一颈部的尺寸与凹模12的圆台状型腔内的垫板121以上的部分适配;第二颈部的尺寸与第二凸模压块223上的圆台状腔体的尺寸适配。

在此需要说明的是:在第一次压型处理过程中,坯料并未压满,第一次压型后的坯料32上的凸缘外周与凹模12的内壁之间存在设定的距离,因此在第二次压型处理过程中,坯料在填充第二凸模压块223上的圆台状腔体的同时,还可以沿着径向继续填充,从而有利于减小第二次压型过程中成形载荷力。

另外,第二凸模压块223上的圆台状腔体和凹模12上的圆台状型腔的锥角相同,便于在冲孔过程中,锚固法兰坯料翻转180°后,锚固法兰坯料的第二颈部能够与凹模12的圆台状型腔的侧壁贴合。

第一次冲孔步骤:将第一冲孔凸模结构和凹模12配合成第一冲孔模具,对锚固法兰坯料33进行冲孔,得到具有冲孔的锚固法兰坯料34。该步骤具体参见图5中的(d)图和(e)图。

该步骤具体为:移走第二压型凸模结构,将第一冲孔凸模结构连接在第二模板21上,并装配在压力机的上部结构上,并沿着冲孔冲头231、凹模12、垫块121、限位块232的工作表面涂抹一定的润滑剂,将第二次压型后置于凹模12上的锚固法兰坯料33翻转180°后,再置于凹模12的型腔内。将限位块232置于凹模12的口部(进口端),在凸模镶块233和限位块232之间放入圆柱形压块,压力机下行,将限位块232压入凹模12的圆柱状型腔内,与凹模12限位出与所需钢制锚固法兰成形件适配的限位型腔,并对锚固法兰坯料33进行内外限位(此时,锚固法兰坯料33的第二颈部悬置于凹模12的圆台状型腔内(与垫板121之间存在空隙),锚固法兰坯料33的第一颈部位于限位块的圆台状限位腔体内,且与圆台状限位腔体的内壁存在空隙,这样在冲孔冲头在下压过程中,金属可以沿着轴向向上或向下流动,减小冲孔过程中成形载荷力;锚固法兰坯料33的凸缘被限位在限位块的限位台阶和凹模的台阶结构之间)。冲孔冲头5下行对坯料进行冲孔(限位块232上的通孔对冲孔冲头进行导向、并限制其晃动)。当凸模镶块233下行至接触限位块232时,随着冲孔冲头5的下行,带动凸模镶块233和限位块232共同下行,对具有冲孔的锚固法兰坯料34的口部和上端施加作用力,使金属向口部流动,完成口部整形。

第二次冲孔步骤:将第二冲孔凸模结构和凹模12配合成第二冲孔模具,对具有冲孔的锚固法兰坯料34进一步冲孔,将冲孔冲穿,得到钢制锚固法兰成形件35。该步骤具体参见图5中的(f)图。

该步骤具体为:移走第一冲孔凸模结构,将第二凸模结构连接在第二模板21上,并装配在压力机上;取出具有冲孔的锚固法兰坯料34,将冲孔环122置于凹模12的圆台状型腔内,且位于垫板121上。

具体地,沿着压型冲头221、凹模12、冲孔环122的工作表面涂抹一定的润滑剂,再将具有冲孔的锚固法兰坯料34放入凹模12的型腔内,压力机下行冲去剩余底厚坯料,将冲孔冲穿,完成钢制锚固法兰成形件35的制取;顶杆111上行,取走锚固法兰成形件35(以上步骤参见图5中的(f)图和(g)图)。

对本实验实施例1制备钢制锚固法兰成形件35进行热处理,热处理工艺参见图14所示,得到钢制锚固法兰。

其中,钢制锚固法兰的微观组织参见图13所示;其中,经过热处理后,针片状铁素体发生了再结晶,晶粒得到进一步细化,得到等轴铁素体和渗碳体的机械混合组织(回火索氏体),组织均匀,平均晶粒尺寸为7.8μm。通过SEM可以观察到,在晶粒的晶界处,存在微合金元素形成的化合物,使得晶界不易发生迁移,晶粒不易长大。EDS分析表明化合物中存在微合金元素Nb与钢中的碳氮形成的化合物。Nb的碳氮化合物对位错的钉扎和阻止亚晶界迁移阻碍了晶粒长大速率,同时Nb阻止晶粒回复的作用强烈,产生显著的晶粒细化作用。

其中,钢制锚固法兰的性能参见表1所示。

表1

另外,图15是采用传统自由式冲孔方式与本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的钢制锚固法兰成形件的效果对比图。其中,图15中的(a)图为采用传统自由式冲孔方式得到的钢制锚固法兰成形件的效果图;图15中(b)图是本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的锚固法兰成形件的效果图。

在此,传统自由式冲孔方式由于变形抗力较大,缺乏约束条件下,冲头易跑偏,造成壁厚差大(其中,壁厚差为15-30mm),并产生塌角(从图15的(a)图中,可以明显看出塌角),而本发明实施例采用精密挤压成形模具的冲孔方式得到的锚固法兰成形件的壁厚差为3-5mm,没有塌角,材料利用率由47.4%提高到65%,材料利用率提高17%以上。

综上,本发明提出的钢制锚固法兰的精密温挤压成形方法,提高了钢制锚固法兰成形件的尺寸精度,有效调控材料的组织形态,细化晶粒,大幅度提升了钢制锚固法兰的性能。进一步地,由于采用锚固法兰的精密温挤压成形模具,还减小了钢制锚固法兰成形件的壁厚差、避免成形件口部出现塌角,从而实现了材料利用率由47.4%提高至65%,以及还实现了省力成形。因此,本发明提高了钢制锚固法兰的生产效率和成品率,减少能耗与污染排放,有效减少钢制锚固法兰成形件的生产工序,降低综合成本,减少污染排放,保障产品性能一致性。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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