一种锻造方法及锻造装置与流程

1.本发明涉及锻造技术领域，具体涉及一种锻造方法及锻造装置
。


背景技术：

2.在锻造过程中，由于对坯料的加热
、
锻压和加工，使得坯料的温度和形状发生改变，产生较大的应力；应力直接影响锻造物的力学性能，如果应力过大或者分布不均匀，会导致锻造物出现微观缺陷，例如裂纹等，从而导致力学性能下降，影响锻造物的精度和使用性能
。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种锻造方法及锻造装置，所要解决的技术问题是提高锻造物的精度
。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.第一方面提供一种锻造方法，包括以下步骤：
6.将坯料按温度梯度
m1
加热至预设温度
h1
，上述温度梯度
m1
包括若干梯度区间
m1
，对每加热至一上述梯度区间
m1
的坯料进行保温，保温时间为
t1
；
7.在上述坯料上划分多个温度检测区，并对每加热至一梯度区间
m1
的坯料的温度检测区进行温度检测；
8.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m1
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
9.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m1
，则增大该温度检测区的加热温度；
10.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m1
，则减小该温度检测区的加热温度；
11.以冷却速度
v1
，将加热至上述预设温度
h1
的坯料冷却至冷却温度
c1
；
12.将上述坯料锻压成型，得到锻造物；
13.去除上述锻造物中的应力；
14.对上述锻造物依次进行整形加工
、
热处理和抛光
。
15.为解决加热过程中应力分布不均匀的问题，首先，按温度梯度对坯料整体进行多次加热，加热过程使坯料的温度更加均匀，从而保证坯料整体塑性的提高，改善锻造物的成型效果，初步提高锻造物的精度；
16.其次，因坯料中存在各种杂质，杂质的导热性不同，因此导致坯料局部的温度存在偏差，为进一步确保温度分布的均匀性，对坯料的局部进行温度检测，根据检测结果调整加热温度，减小了应力分布不均匀的问题；
17.再次，每次加热后对坯料进行保温可以减少因温度梯度引起的热应力，从而降低加热裂纹的风险，进一步提高锻造物的精度；
18.为解决变形过程，锻造物中应力过大的问题，去除上述锻造物中的应力，进一步提高锻造物的精度
。
19.进一步的，采用闭式模锻将上述坯料锻压成型
。
20.采用上述闭式模锻减少飞边
。
21.进一步的，上述将坯料锻压成型，得到锻造物的具体步骤包括：
22.持续加热上述坯料，使坯料处于锻压温度；
23.将上述坯料放入一次锻造模具，锻压成型，得到初始锻造物；
24.将初始锻造物放入二次锻造模具，锻压成型，得到二次锻造物；
25.将二次锻造物放入三次锻造模具，锻压成型，得到锻造物
。
26.通过三次锻压得到锻造物，每次锻压完成后需采用另一锻造模具，并持续加热模具，使坯料一直处于最适宜的锻压温度，防止锻压过程中由于温度降低出现开裂，提高锻造物的力学性能
。
27.进一步的，在得到初始锻造物之后，还需去除上述初始锻造物中的应力；
28.去除上述初始锻造物中应力的方法包括：
29.将上述初始锻造物按温度梯度
m2
加热至预设温度
h2
，上述温度梯度
m2
包括若干梯度区间
m2
，对每加热至一上述梯度区间
m2
的初始锻造物进行保温，保温时间为
t2
；
30.对每加热至一梯度区间
m2
的初始锻造物的温度检测区进行温度检测；
31.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m2
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
32.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m2
，则增大该温度检测区的加热温度；
33.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m2
，则减小该温度检测区的加热温度；
34.以冷却速度
v2
，将加热至上述预设温度
h2
的初始锻造物冷却至冷却温度
c2。
35.进一步的，在得到二次锻造物之后，还需去除上述二次锻造物中的应力；
36.去除上述二次锻造物中应力的方法包括：
37.将上述二次锻造物按温度梯度
m3
加热至预设温度
h3
，上述温度梯度
m3
包括若干梯度区间
m3
，对每加热至一上述梯度区间
m3
的二次锻造物进行保温，保温时间为
t3
；
38.对每加热至一梯度区间
m3
的二次锻造物的温度检测区进行温度检测；
39.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m3
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
40.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m3
，则增大该温度检测区的加热温度；
41.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m3
，则减小该温度检测区的加热温度；
42.以冷却速度
v3
，将加热至上述预设温度
h3
的二次锻造物冷却至冷却温度
c3。
43.进一步的，去除上述锻造物中应力的方法包括：
44.将上述锻造物按温度梯度
m4
加热至预设温度
h4
，上述温度梯度
m4
包括若干梯度区间
m4
，对每加热至一上述梯度区间
m4
的锻造物进行保温，保温时间为
t4
；
45.对每加热至一梯度区间
m4
的锻造物的温度检测区进行温度检测；
46.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m4
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
47.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m4
，则增大该温度检测区的加热温度；
48.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m4
，则减小该温度检测区的加热温度；
49.以冷却速度
v4
，将加热至上述预设温度
h4
的锻造物冷却至冷却温度
c4。
50.在每次锻压后，对锻造物进行去应力处理，不仅降低了锻压变形时产生的应力，还降低了持续加热坯料，因温度产生的应力，进一步提高了锻造物的精度
。
51.第二方面提供一种锻造装置，该锻造装置采用上述的锻造方法；
52.该锻造装置包括：
53.中频感应加热炉，用于将坯料按温度梯度
m1
加热至预设温度
h1
，上述温度梯度
m1
包括若干梯度区间
m1
，对每加热至一上述梯度区间
m1
的坯料进行保温，保温时间为
t1
，以冷却速度
v1
，将加热至上述预设温度
h1
的坯料冷却至冷却温度
c1
；
54.温度检测设备，用于在上述坯料上划分多个温度检测区，并对每加热至一梯度区间
m1
的坯料的温度检测区进行温度检测；
55.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m1
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
56.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m1
，则增大该温度检测区的加热温度；
57.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m1
，则减小该温度检测区的加热温度；
58.锻造成型机，用于将上述坯料锻压成型，得到锻造物；
59.整形机，用于对上述锻造物进行整形加工；
60.热处理机，用于去除上述锻造物中的应力，以及对上述锻造物进行热处理；
61.抛光机，用于对上述锻造物进行抛光；
62.上述坯料在中频感应加热炉中加热和冷却，利用温度检测设备检测坯料上各温度检测区的温度，坯料冷却至冷却温度
c1
后，通过机械手将坯料传送至锻造成型机进行锻压成型，得到锻造物，通过机械手将上述锻造物传送至热处理机利用温度检测设备检测锻造物上各温度检测区的温度，并去除锻造物的应力，去应力后通过机械手将锻造物依次传送至整形机
、
热处理机和抛光机进行整形加工
、
热处理和抛光
。
63.进一步的，上述锻造成型机包括压力机
、
一次锻造模具
、
二次锻造模具和三次锻造模具，
64.上述压力机与一次锻造模具配合，用于将上述坯料放入一次锻造模具，锻压成型，得到初始锻造物；
65.上述压力机与二次锻造模具配合，用于将初始锻造物放入二次锻造模具，锻压成型，得到二次锻造物；
66.上述压力机与三次锻造模具配合，将二次锻造物放入三次锻造模具，锻压成型，得到锻造物
。
67.进一步的，上述热处理机还用于在得到初始锻造物之后，去除上述初始锻造物中的应力，去除上述初始锻造物中应力的方法包括：
68.将上述初始锻造物按温度梯度
m2
加热至预设温度
h2
，上述温度梯度
m2
包括若干梯度区间
m2
，对每加热至一上述梯度区间
m2
的初始锻造物进行保温，保温时间为
t2
；
69.对每加热至一梯度区间
m2
的初始锻造物的温度检测区进行温度检测，根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m2
，调整该温度检测区的加热温度；
70.以冷却速度
v2
，将加热至上述预设温度
h2
的初始锻造物冷却至冷却温度
c2
；
71.在得到二次锻造物之后，去除上述二次锻造物中的应力，去除上述二次锻造物中应力的方法包括：
72.将上述二次锻造物按温度梯度
m3
加热至预设温度
h3
，上述温度梯度
m3
包括若干梯度区间
m3
，对每加热至一上述梯度区间
m3
的二次锻造物进行保温，保温时间为
t3
；
73.对每加热至一梯度区间
m3
的二次锻造物的温度检测区进行温度检测，根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m3
，调整该温度检测区的加热温度；
74.以冷却速度
v3
，将加热至上述预设温度
h3
的二次锻造物冷却至冷却温度
c3
；
75.在得到锻造物之后，去除上述锻造物中的应力，去除上述锻造物中应力的方法包括：
76.将上述锻造物按温度梯度
m4
加热至预设温度
h4
，上述温度梯度
m4
包括若干梯度区间
m4
，对每加热至一上述梯度区间
m4
的锻造物进行保温，保温时间为
t4
；
77.对每加热至一梯度区间
m4
的锻造物的温度检测区进行温度检测，根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m4
，调整该温度检测区的加热温度；
78.以冷却速度
v4
，将加热至上述预设温度
h4
的锻造物冷却至冷却温度
c4。
79.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
80.为解决加热过程中应力分布不均匀的问题，首先，按温度梯度对坯料进行多次加热，加热过程使坯料的温度更加均匀，从而保证坯料整体塑性的提高，改善锻造物的成型效果，初步提高锻造物的精度；
81.其次，因坯料中存在各种杂质，杂质的导热性不同，因此导致坯料局部的温度存在偏差，为进一步确保温度分布的均匀性，对坯料的局部进行温度检测，根据检测结果调整加热温度，减小了应力分布不均匀的问题；
82.再次，每次加热后对坯料进行保温可以减少因温度梯度引起的热应力，从而降低加热裂纹的风险，进一步提高锻造物的精度；
83.为解决变形过程，锻造物中应力过大的问题，去除上述锻造物中的应力，进一步提高锻造物的精度
。
附图说明
84.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图
。
在附图中：
85.图1为实施例1提供的流程图；
86.图2为实施例3提供的流程图；
87.图3为实施例4提供的系统框图
。
88.附图中标记及对应的零部件名称：
89.1、
中频感应加热炉；
2、
锻造成型机；
3、
整形机；
4、
热处理机；
5、
抛光机；
6、
机械手
。
具体实施方式
90.为使本发明的目的
、
技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定
。
91.实施例192.结合图1，本实施例1提供一种锻造方法，包括以下步骤：
93.s100、
将坯料按温度梯度
m1
加热至预设温度
h1
，上述温度梯度
m1
包括若干梯度区间
m1
，对每加热至一上述梯度区间
m1
的坯料进行保温，保温时间为
t1
；
94.在上述坯料上划分多个温度检测区，并对每加热至一梯度区间
m1
的坯料的温度检测区进行温度检测；
95.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m1
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
96.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m1
，则增大该温度检测区的加热温度；
97.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m1
，则减小该温度检测区的加热温度；
98.s200、
以冷却速度
v1
，将加热至上述预设温度
h1
的坯料冷却至冷却温度
c1
；
99.s300、
将上述坯料锻压成型，得到锻造物；
100.s400、
去除上述锻造物中的应力；
101.s500、
对上述锻造物依次进行整形加工
、
热处理和抛光
。
102.为解决加热过程中应力分布不均匀的问题，按温度梯度对坯料进行缓慢加热，减少因温度分布不均匀，导致的应力分布不均匀问题，初步提高锻造物的精度；
103.每次加热后对坯料进行保温可以减少因温度梯度引起的热应力，从而降低加热裂纹的风险，进一步提高锻造物的精度；
104.为解决变形过程，锻造物中应力过大的问题，去除上述锻造物中的应力，进一步提高锻造物的精度
。
105.实施例2106.在实施例1的基础上，采用闭式模锻将上述坯料锻压成型
。
107.采用上述闭式模锻减少飞边
。
108.实施例3109.结合图2，在实施例1或实施例2的基础上，上述将坯料锻压成型，得到锻造物的具体步骤包括：
110.s310、
持续加热上述坯料，使坯料处于锻压温度；
111.s320、
将上述坯料放入一次锻造模具，锻压成型，得到初始锻造物；
112.s321、
在得到初始锻造物之后，还需去除上述初始锻造物中的应力；
113.去除上述初始锻造物中应力的方法可以采用以下步骤：
114.s322、
将上述初始锻造物按温度梯度
m2
加热至预设温度
h2
，上述温度梯度
m2
包括若干梯度区间
m2
，对每加热至一上述梯度区间
m2
的初始锻造物进行保温，保温时间为
t2
；
115.对每加热至一梯度区间
m2
的初始锻造物的温度检测区进行温度检测；
116.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m2
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
117.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m2
，则增大该温度检测区的加热温度；
118.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m2
，则减小该温度检测区的加热温度；
119.s323、
以冷却速度
v2
，将加热至上述预设温度
h2
的初始锻造物冷却至冷却温度
c2
；
120.去除上述初始锻造物中应力的方法还可以采用：高能激光束对初始锻造物表面进
行冲击，产生强烈的压应力，抵消初始锻造物内部的拉应力，从而消除变形引起的应力；
121.或者，利用振动的方法，使初始锻造物内部的高应力区域产生微观塑性变形，从而降低应力集中，消除变形引起的应力
。
122.s330、
将初始锻造物放入二次锻造模具，锻压成型，得到二次锻造物；
123.s331、
在得到二次锻造物之后，还需去除上述二次锻造物中的应力；
124.去除上述二次锻造物中应力的方法可以采用以下步骤：
125.s332、
将上述二次锻造物按温度梯度
m3
加热至预设温度
h3
，上述温度梯度
m3
包括若干梯度区间
m3
，对每加热至一上述梯度区间
m3
的二次锻造物进行保温，保温时间为
t3
；
126.对每加热至一梯度区间
m3
的二次锻造物的温度检测区进行温度检测；
127.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m3
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
128.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m3
，则增大该温度检测区的加热温度；
129.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m3
，则减小该温度检测区的加热温度；
130.s333、
以冷却速度
v3
，将加热至上述预设温度
h3
的二次锻造物冷却至冷却温度
c3
；
131.去除上述二次锻造物中应力的方法还可以采用：高能激光束对二次锻造物表面进行冲击，产生强烈的压应力，抵消二次锻造物内部的拉应力，从而消除变形引起的应力；
132.或者，利用振动的方法，使二次锻造物内部的高应力区域产生微观塑性变形，从而降低应力集中，消除变形引起的应力
。
133.s340、
将二次锻造物放入三次锻造模具，锻压成型，得到锻造物；
134.s341、
在得到锻造物之后，还需去除上述锻造物中的应力；
135.去除上述锻造物中应力的方法可以采用以下步骤：
136.s342、
将上述锻造物按温度梯度
m4
加热至预设温度
h4
，上述温度梯度
m4
包括若干梯度区间
m4
，对每加热至一上述梯度区间
m4
的锻造物进行保温，保温时间为
t4
；
137.对每加热至一梯度区间
m4
的锻造物的温度检测区进行温度检测；
138.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m4
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
139.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m4
，则增大该温度检测区的加热温度；
140.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m4
，则减小该温度检测区的加热温度；
141.s343、
以冷却速度
v4
，将加热至上述预设温度
h4
的锻造物冷却至冷却温度
c4。
142.去除上述锻造物中应力的方法还可以采用：高能激光束对锻造物表面进行冲击，产生强烈的压应力，抵消锻造物内部的拉应力，从而消除变形引起的应力；
143.或者，利用振动的方法，使锻造物内部的高应力区域产生微观塑性变形，从而降低应力集中，消除变形引起的应力
。
144.通过三次锻压得到锻造物，每次锻压完成后需采用另一锻造模具，并持续加热模具，使坯料一直处于最适宜的锻压温度，防止锻压过程中由于温度降低出现开裂，提高锻造物的力学性能
。
145.在每次锻压后，对锻造物进行去应力处理，不仅降低了锻压变形时产生的应力，还降低了持续加热坯料，因温度产生的应力，进一步提高了锻造物的精度
。
146.上述温度梯度
(m1
～
m4)、
梯度区间
(m1
～
m4)、
每一温度梯度所包含的梯度区间个
数
、
预设温度
(h1
～
h4)、
保温时间
(t1
～
t4)、
冷却速度
(v1
～
v4)、
冷却温度
(c1
～
c4)
和锻压温度可根据坯料的物理和化学特性定义，本发明不作限制
。
147.实施例4148.结合图3，本实施例4提供一种锻造装置，该锻造装置采用实施例
1、
实施例
2、
实施例3中的任一上述的锻造方法；
149.该锻造装置包括：
150.中频感应加热炉1，用于将坯料按温度梯度
m1
加热至预设温度
h1
，上述温度梯度
m1
包括若干梯度区间
m1
，对每加热至一上述梯度区间
m1
的坯料进行保温，保温时间为
t1
，以冷却速度
v1
，将加热至上述预设温度
h1
的坯料冷却至冷却温度
c1
；
151.温度检测设备
(
未在图中画出
)
，用于在上述坯料上划分多个温度检测区，并对每加热至一梯度区间
m1
的坯料的温度检测区进行温度检测；
152.根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m1
，调整该温度检测区的加热温度，调整方式如下：
153.若上述温度检测区的温度小于梯度区间
m1
，则增大该温度检测区的加热温度；
154.若上述温度检测区的温度大于梯度区间
m1
，则减小该温度检测区的加热温度；
155.锻造成型机2，用于将上述坯料锻压成型，得到锻造物；
156.整形机
3(
可采用闭式单点压力机
)
，用于对上述锻造物进行整形加工；
157.热处理机4，用于去除上述锻造物中的应力，以及对上述锻造物进行热处理；
158.抛光机5，用于对上述锻造物进行抛光；
159.上述坯料在中频感应加热炉1中加热和冷却，利用温度检测设备检测坯料上各温度检测区的温度，坯料冷却至冷却温度
c1
后，通过机械手6将坯料传送至锻造成型机2进行锻压成型，得到锻造物，通过机械手6将上述锻造物传送至热处理机4利用温度检测设备检测锻造物上各温度检测区的温度，并去除锻造物的应力，去应力后通过机械手6将锻造物依次传送至整形机
3、
热处理机4和抛光机5进行整形加工
、
热处理和抛光
。
160.具体的实施例，上述锻造成型机2包括压力机
(
可采用离合器式螺旋压力机
)、
一次锻造模具
(
用于预锻成型
)、
二次锻造模具
(
用于终锻成型
)
和三次锻造模具
(
用于冲连皮
)
，
161.上述压力机与一次锻造模具配合，用于将上述坯料放入一次锻造模具，锻压成型，得到初始锻造物；
162.上述压力机与二次锻造模具配合，用于将初始锻造物放入二次锻造模具，锻压成型，得到二次锻造物；
163.上述压力机与三次锻造模具配合，将二次锻造物放入三次锻造模具，锻压成型，得到锻造物
。
164.上述锻造成型机2也可以只采用一个或多个锻造模具与压力机配合，使坯料一次锻压成型或多次锻压成型，得到锻造物
。
165.为防止锻压过程中由于温度降低出现开裂，将对一次锻造模具
、
二次锻造模具和三次锻造模具持续进行加热，使锻造模具中的坯料处于适宜的锻压温度
。
166.预锻成型过程的锻压温度高于终锻成型过程的温度，使预锻成型过程中的坯料更容易变形，减小坯料和一次锻造模具的载荷，减少了一次锻造模具的磨损，预锻成型后的初始锻造物更易于充满二次锻造模具，避免在初始锻造物上形成充不满的缺陷，避免在初始
锻造物上形成折叠，有利于初始锻造物在二次锻造模具中合理分布
、
成形
。
167.具体的实施例，上述热处理机4还用于在得到初始锻造物之后，去除上述初始锻造物中的应力，去除上述初始锻造物中应力的方法包括：
168.将上述初始锻造物按温度梯度
m2
加热至预设温度
h2
，上述温度梯度
m2
包括若干梯度区间
m2
，对每加热至一上述梯度区间
m2
的初始锻造物进行保温，保温时间为
t2
；
169.对每加热至一梯度区间
m2
的初始锻造物的温度检测区进行温度检测，根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m2
，调整该温度检测区的加热温度；
170.以冷却速度
v2
，将加热至上述预设温度
h2
的初始锻造物冷却至冷却温度
c2
；
171.在得到二次锻造物之后，去除上述二次锻造物中的应力，去除上述二次锻造物中应力的方法包括：
172.将上述二次锻造物按温度梯度
m3
加热至预设温度
h3
，上述温度梯度
m3
包括若干梯度区间
m3
，对每加热至一上述梯度区间
m3
的二次锻造物进行保温，保温时间为
t3
；
173.对每加热至一梯度区间
m3
的二次锻造物的温度检测区进行温度检测，根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m3
，调整该温度检测区的加热温度；
174.以冷却速度
v3
，将加热至上述预设温度
h3
的二次锻造物冷却至冷却温度
c3
；
175.在得到锻造物之后，去除上述锻造物中的应力，去除上述锻造物中应力的方法包括：
176.将上述锻造物按温度梯度
m4
加热至预设温度
h4
，上述温度梯度
m4
包括若干梯度区间
m4
，对每加热至一上述梯度区间
m4
的锻造物进行保温，保温时间为
t4
；
177.对每加热至一梯度区间
m4
的锻造物的温度检测区进行温度检测，根据上述温度检测区的温度和梯度区间
m4
，调整该温度检测区的加热温度；
178.以冷却速度
v4
，将加热至上述预设温度
h4
的锻造物冷却至冷却温度
c4。
179.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的
、
技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改
、
等同替换
、
改进等，均应包含在本发明的保护范围之内
。