弧形铝质抱箍、生产抱箍的模具及生产抱箍的工艺方法
阅读说明：本技术 弧形铝质抱箍、生产抱箍的模具及生产抱箍的工艺方法 (Arc-shaped aluminum hoop, mold for producing hoop and process method for producing hoop ) 是由 姚建生 朱小强 费小玲 姚栋宇 刘松明 程毛迪 徐炎炎 程广荣 于 2021-03-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及管道连接设备领域,具体涉及一种弧形铝质抱箍、生产抱箍的模具及生产抱箍的工艺方法。所述弧形铝质抱箍包括箍体,所述箍体是锻造一体成型,所述箍体为四分之一圆环的弧形,其分为内弧面和外弧面,所述箍体的外弧面两侧一体化设有连接凸起,所述连接凸起上开设有凹槽,所述凹槽内设有连接孔,所述箍体的内弧面为凹凸结构；所述箍体为锻铝材质；所述箍体四个合成为一个整体圆环后套设在管道的外面。本发明可通过锻造工艺一体化成型,整体结构简单,易于成型,且消除了铸铝在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构,同时保存了完整的金属流线,提高了锻铝的机械性能,达到型体轻便、用料少、节约成本的效果。(The invention relates to the field of pipeline connecting equipment, in particular to an arc-shaped aluminum hoop, a mould for producing the hoop and a process method for producing the hoop. The arc-shaped aluminum hoop comprises a hoop body, wherein the hoop body is integrally formed by forging, the hoop body is in an arc shape of a quarter of a circular ring and is divided into an inner arc surface and an outer arc surface, connecting protrusions are integrally arranged on two sides of the outer arc surface of the hoop body, grooves are formed in the connecting protrusions, connecting holes are formed in the grooves, and the inner arc surface of the hoop body is in a concave-convex structure; the hoop body is made of forged aluminum; the four hoop bodies are combined into a whole circular ring and then sleeved outside the pipeline. The invention can be integrally formed by a forging process, has simple integral structure and easy forming, eliminates the defects of cast-state looseness and the like generated in the smelting process of cast aluminum, optimizes the microstructure, simultaneously saves the complete metal streamline, improves the mechanical property of the forged aluminum, and achieves the effects of light profile, less material consumption and cost saving.)
技术领域
本发明涉及管道连接设备领域，具体涉及一种弧形铝质抱箍、生产抱箍的模具和生产抱箍的工艺方法。
背景技术
铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法，制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重；锻造是金属塑性加工的重要方法之一，其用锤击等方法，使在可塑状态下的金属材料成为具有一定形状和尺寸的工件，并改变它的物理性质。锻造的主要目的是:成形和改性(机械性能和内部组织的改善)。其中后者是其他工艺方法难以实现的,另外锻造生产还具有节约金属、生产效率高、灵活性大等优点。通过锻造能使铸造组织中的疏松、气孔压实，把粗大的铸造组织(树枝状晶粒)击碎成细小的晶粒,并形成纤维组织。当纤维组织沿着零件轮廓合理地分布时，能提高零件的机械性能。因而，锻制成的零件强度高,可承受更大的冲击载荷。在承受同样大小冲击载荷的情况下，锻制零件尺寸可以减小,即节省了金属；铸铝是以熔融状态的铝，浇注进模具内，经冷却形成所需要形状铝件的一种工艺方法。铸铝所用的铝，称为铸造铝合金。
现有技术中的抱箍大体上为两个铰接或者通过螺栓结构固定的半环形，其由铸造工艺浇注而成，其机械性能不佳，如组织粗大，缺陷多等，且铸件质量不稳定，工序多，影响因素复杂，易产生许多缺陷，且铸造过程中脱模较难，一旦脱模不当，就会损坏产品，降低了产品的质量，进而影响企业的生产成本。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件，现有技术锻造半环形时，存在难以脱模的问题。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种弧形铝质抱箍，其结构简单，可通过锻造工艺一体化成型。
本发明提供的技术方案为：一种弧形铝质抱箍，包括箍体，所述箍体是锻造一体成型，所述箍体为四分之一圆环的弧形，其分为内弧面和外弧面，所述箍体的外弧面两侧一体化设有连接凸起，所述连接凸起上开设有凹槽，所述凹槽内设有连接孔，所述箍体的内弧面为凹凸结构。
对上述方案的进一步优化和改进：所述箍体为锻铝材质。
对上述方案的进一步优化和改进：所述箍体四个合成为一个整体圆环后套设在管道的外面，且相邻箍体之间通过螺栓结构固定。
一种用于制造弧形铝质抱箍的模具，所述模具包括上模座和下模座，所述上模座与下模座之间通过卡接的方式固定，所述下模座靠近上模座的一面上设有弧型凹槽，所述弧形凹槽纵向贯穿下模座，所述弧型凹槽的中间设有下模腔，所述下模腔的纵向两侧均延伸出弧形条状边界，所述下模腔对应箍体的外弧面；所述上模座靠近下模座的一面上设有弧形凸起，所述弧形凸起的中间设有上模腔，所述上模腔对应箍体的内弧面；所述弧形凹槽与弧形凸起相吻合。
对上述方案的进一步优化和改进：所述下模腔横向的两端设有凸起成型结构；所述弧形凹槽横向的两端设有纵向限位支撑平台，所述纵向限位支撑平台设置在下模座的U型平台上。纵向限位支撑平台的上端为水平平面，其与上模座紧密接触，起支撑作用，当对锻铝材质进行锻压时，其限定的锻铝材质的纵向尺寸，避免其偏离预定的规格；当上模座与下模座卡接固定后，所述U型平台与上模座之间形成U型槽，当对锻铝材质进行锻压时，其横向锻压出的飞边由U型槽溢出。
对上述方案的进一步优化和改进：所述弧型凹槽纵向的两边设有弧形条状凸起，所述弧形条状凸起位于弧形条状边界的外侧，且弧形条状凸起与弧形条状边界之间形成有沟槽，所述沟槽的作用与U型平台相同，都是用来解决飞边问题，其用于容纳锻压出的纵向飞边；所述下模座为长方体，其四个角均设有凹型的凹扣。
对上述方案的进一步优化和改进：所述上模腔内设有条纹结构；所述上模座为长方体，其四个角均设有凸出的锁扣结构，所述锁扣结构为凸扣。所述锁扣结构的凸扣与凹扣相互卡接，以使上模座与下模座互相定位后稳定的结合在一起。
用于生产弧形铝质抱箍的工艺方法，包括如下步骤：
（1）模具制造：根据抱箍的几何尺寸及轮廓制造相应的锻造模具。
（2）预加热：将锻铝材质的合金棒加热，使其达到锻造温度。
（3）预锻造：采用自由锻造工艺锻造与抱箍形状相近的弧形锻坯。预锻是使坯料变形到接近锻件的形状和尺寸，这样再进行终锻时，金属容易充满模腔，减少用料的同时减少了模腔的磨损，延长了锻造模具的使用寿命。
（4）二次加热：对预锻造后的坯件进行再次加热，使其达到锻造温度。
（5）锻造成型：对加热到锻造温度的坯件进行最终的成型锻造。
（6）切边处理：室温状态下，通过切边模对成型好的抱箍锻坯周边的余边进行切除处理。
（7）热处理：先固溶处理再进行回火处理。
对上述方案的进一步优化和改进：在该方法中，工艺条件按如下控制，
（1）预加热和二次加热温度在460℃至500℃之间，加热保温时间在2.5小时至3.5小时之间。
（2）热处理的过程包括以下过程：
A、固溶时效处理，即T6处理，加热在520℃至530℃之间，保温时间≧300分钟，保温后快速水冷，水冷温度在45℃至55℃之间。
B、回火温度在165℃至185℃之间，保温时间≧180分钟，保证硬度不低于HB95-120。
与现有技术相比，本发明带来的有益效果为：其通过锻造工艺一体化成型，成型工艺简单，能够降低生产成本，加快生产速度，通过锻造工艺消除了铸铝在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，保存了完整的金属流线，提高了锻铝的机械性能，故生产出来的抱箍整体结构简单，易于成型，具有较好的质量，达到了用料少、型体轻便、节约成本的效果；相应的锻造模具结构也简单，易于制造，成型效果好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明模具的立体图。
图4位本发明上模座与下模座的分解图。
图5为本发明下模座的结构示意图。
图6为本发明上模座的结构示意图。
图7为本发明抱箍位于模具中的剖面图。
图8为本发明切边模的立体图。
图9为本发明切边模下模的结构示意图。
图10为本发明切边模上模的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1和图2所示，一种弧形铝质抱箍，包括箍体1，所述箍体1由锻铝材质通过锻造工艺一体成型，所述箍体为四分之一圆环的弧形，其分为内弧面11和外弧面12，所述箍体1的外弧面12两侧一体化设有连接凸起13，所述连接凸起13上开设有凹槽14，所述凹槽14内设有连接孔15，所述箍体1的内弧面11为凹凸结构16。所述箍体1四个合成为一个整体圆环后套设在管道的外面，且相邻箍体1之间通过螺栓结构固定后套设在管道上。
如图3至图7所示，为制造弧形铝质抱箍的模具2，所述模具包括上模座3和下模座4，所述上模座3与下模座4之间通过卡接的方式固定，所述下模座4靠近上模座3的一面上设有弧型凹槽41，所述弧形凹槽41纵向贯穿下模座4，所述弧型凹槽41的中间设有下模腔42，所述下模腔42的纵向两侧均延伸出弧形条状边界43，所述下模腔42对应箍体的外弧面12；所述上模座3靠近下模座4的一面上设有弧形凸起31，所述弧形凸起31的中间设有上模腔32，所述上模腔对应箍体的内弧面11；所述弧形凹槽41与弧形凸起31相吻合。
所述下模腔42横向的两端设有凸起成型结构44；所述弧形凹槽41横向的两端设有纵向限位支撑平台45，所述纵向限位支撑平台45设置在下模座4的U型平台46上。
所述弧型凹槽41纵向的两边设有弧形条状凸起47，所述弧形条状凸起47位于弧形条状边界43的外侧，且弧形条状凸起与弧形条状边界之间形成有沟槽48，为了保证上模座3与下模座4的密封吻合，所述弧形条状凸47起与弧形条状边界43向上凸起的高度在相应的位置相同；所述下模座3为长方体，其四个角均设有凹型的凹扣49。
所述上模腔32内设有条纹结构33，所述条纹结构用于成型抱箍内弧面的凹凸结构；所述上模座3也为长方体，其四个角均设有凸出的锁扣结构34，所述锁扣结构34与凹扣49相吻合密封卡接，以实现上模座3与下模座4的固定。
如图8至图10所示，为本发明中用于切除弧形铝质抱箍飞边的切边模5，所述切边模包括下模51和上模52，所述切边模下模51上端面设有与弧形铝质抱箍相一致的抱箍槽53，所述抱箍槽53上下贯通下模51，所述抱箍槽的周边立起有飞边支撑台56；所述上模52的下端面为弧形凸出台54，所述弧形凸出台54靠近抱箍槽53的一面还设有一条弧状条形凸条57，所述弧状条形凸条57卡如弧形铝质抱箍凹凸结构16的凹槽中，防止切边时弧形铝质发生位移而影响切边效果，所述弧形凸出台54横向的两端延伸有立脚55，所述立脚55端部为锥状，便于嵌入抱箍槽53内，所述切边时，所述所述弧形铝质抱箍放在抱箍槽53内，所述上模52嵌入抱箍槽53，即可实现对弧形铝质抱箍飞边的切除，切模完成后，将上模52上移，然后取出弧形铝质抱箍即可，切边模结构简单，操作过程简易，便于制作。
生产弧形铝质抱箍的工艺方法，包括如下步骤：
（1）模具制造：根据抱箍的几何尺寸及轮廓制造相应的锻造模具。
（2）预加热：将锻铝材质的合金棒加热，使其达到锻造温度。
（3）预锻造：采用自由锻造工艺锻造与抱箍形状相近的坯件。
（4）二次加热：对预锻造后的坯件进行再次加热，使其达到锻造温度。
（5）锻造成型：对加热到锻造温度的坯件进行最终的成型锻造。
（6）切边处理：室温状态下，通过切边模对成型好的抱箍锻坯周边的余边进行切除处理，完成后得到成品。
（7）热处理：先固溶处理再进行回火处理。
生产弧形铝质抱箍的工艺方法，在该方法中，工艺条件按如下控制，
（1）预加热和二次加热温度在460℃至500℃之间，加热保温时间在2.5小时至3.5小时之间。
（2）热处理的过程中：
A、固溶时效处理，即T6处理，加热在520℃至530℃之间，保温时间≧300分钟，保温后水冷，水冷温度在45℃至55℃之间；T6是变形铝合金（区别于铸造铝合金）的一种热处理工艺，是“固溶处理（对于钢铁此过程称作“淬火”）+人工时效”的过程，其中主要因素是固溶温度、淬火速率（由淬火介质决定）、时效温度，保温时间，时效级数（一级时效或多级时效）。
B、回火温度在165℃至185℃之间，保温时间≧180分钟，保证硬度不低于HB95-120。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
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