本發明屬于鍛造模具領域，具體涉及一種帶流體通道的鋁合金鍛造模具及其鍛造工藝。

背景技術：

汽車工業的快速發展，拉動了鍛造行業的快速發展，而隨著輕量化技術的應用順應了汽車節能減排的必然趨勢，鋁及其合金等輕金屬在鍛造工業材料中的應用越發廣泛，涉及航空、航天、精密機械制造及建筑工業中。鋁合金可以在鍛錘、熱模鍛壓力機、液壓機、平鍛機、擴孔機等各種鍛造基本設備上鍛造，可以自由鍛、模鍛、頂鍛、輥鍛和擴孔。鋁合金鍛造與鋼鐵的不同點在于，鋁合金坯料必須先進行固溶處理，即將鋁合金坯料加熱至固溶溫度后保溫，使各相充分溶解形成均勻固溶體，溫度穩定后進行塑性成形，然后進行時效處理。而在現有技術中都是鋁合金塑性成形（鍛造）過程完成后，取下成形件進行淬火、時效等后處理。這樣做不僅工序長、效率低，而且不能很好的控制鋁合金熱成型后的變形問題和精度問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種帶流體通道的鋁合金鍛造模具及其鍛造工藝，可以在鍛件鍛造成形后完成模內淬火，保證了鍛件的強度和尺寸精度，提高了模具壽命。

本發明所采用的技術方案是：

一種帶流體通道的鋁合金鍛造模具，包括上模和下模，上模能夠向下模運動并施加壓力，上模和下模合模時能夠形成型腔，上模和下模的內部均設有若干條流體通道，流體通道入口均通過管道依次與泵和存儲箱連接、出口均通過管道與收集箱連接，存儲箱內設有冷卻介質。

進一步地，流體通道出口與收集箱連接的管道上設有回流泵，流體通道入口與存儲箱連接的管道上均設有閥門和通向收集箱的分支管道，分支管道上均設有閥門。

進一步地，冷卻介質為高沸點冷卻液。

進一步地，流體通道入口位置高于出口位置。

進一步地，流體通道分別沿上模和下模的成型面排布。

一種基于上述帶流體通道的鋁合金鍛造模具的鋁合金鍛造工藝，包括下述步驟：

1）將鋁合金坯料加熱至固溶溫度并保溫，使鋁合金相充分溶解，固溶溫度480℃—550℃，保溫時間60—300min；

2）將保溫后的鋁合金坯料放置在上述帶流體通道的鋁合金鍛造模具的下模中，上模向下運動直至與下模合模，鋁合金坯料進行鍛造成形，鍛造溫度450℃—500℃，變形量10%—95%；

3）鍛件鍛造成形后，上模和下模繼續合模，冷卻介質在泵的作用下從存儲箱經過流體通道進入收集箱，鍛件迅速完成模內淬火處理；

4）將淬火得到的鍛件進行人工時效處理，時效溫度100℃—240℃，時效時間1-96h；

5）上模回程，進入下個工作循環。

進一步地，在步驟2）中，上模與下模還未合模時，因在上一個工作循環中流經流體通道而被升溫的冷卻介質在回流泵的作用下從收集箱經過流體通道并回流至收集箱。

本發明的有益效果是：

1.鍛件鍛造成形后，上模和下模繼續合模，冷卻介質在泵的作用下從存儲箱經過流體通道進入收集箱，在這一過程中，冷卻介質相對于風冷能夠迅速的帶走上模和下模的熱量，上模和下模不斷的降溫，鍛件一直與模具接觸，而鋁合金的鍛件對于溫度下降非常敏感，所以鍛件溫度一直降低，從而達到模內淬火的目的，模內淬火可以有效解決鋁合金材料室溫塑性差、熱處理時形狀畸變的問題，能夠保證鍛件的強度和尺寸精度，以解決現有鋁合金鍛造工藝工序長、效率低，精度不高等缺陷，同時也能提高模具壽命。

2.通過控制閥門和回流泵可以實現冷卻介質的回流，上模與下模還未合模時，因在上一個工作循環中流經流體通道而被升溫的冷卻介質在回流泵的作用下從收集箱經過流體通道并回流至收集箱，可以對上模和下模起到升溫的作用，便于盡早達到鍛造溫度。

3.鍛造過程中模具溫度很高，傳統的水基冷卻液不能快速降溫，高沸點冷卻液與水基冷卻液相比，具有以下優勢：a)高沸點冷卻液在幾乎常壓的條件下，可以獲得很高的操作溫度，高沸點冷卻液沸點較高，一般在180℃以上，冰點-50℃以下，散熱能力好，高溫、低溫適應能力非常強，即可以大大降低高溫加熱系統的操作壓力和安全要求，提高了系統和設備的可靠性；b)高沸點冷卻液不會因為高溫而蒸發，因而不需經常添加冷卻液，提高了系統熱效率，減少了設備和管線的維護工作量，即可以減少成本和維護費用等優點；c)高沸點冷卻液具有油冷型功能特點，不產生水垢與電解質腐蝕，而不易對水道和管道產生腐蝕。

4.冷卻介質冷卻時，在泵的壓力以及流體通道入口和出口勢能差的雙重作用下，在流體通道內流動，減小了泵的輸出。

5.流體通道沿成型面排布，便于使鍛件均勻降溫。

6.依次采用加熱至固溶溫度并保溫-鍛造成形-模內淬火-時效處理幾個步驟，通過冷卻介質在流體通道內流通實現模內淬火，可以有效解決鋁合金材料室溫塑性差、熱處理時形狀畸變的問題，能夠保證鍛件的強度和尺寸精度，以解決現有鋁合金鍛造工藝工序長、效率低，精度不高等缺陷，同時也能提高模具壽命。

7.回流的冷卻介質可以對上模和下模起到升溫的作用，便于盡早達到鍛造溫度。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構示意圖。

圖2是本發明實施例中上模的剖面示意圖。

圖3是本發明實施例中流體通道的展開剖面圖。

圖中：1-上模座；2-上模；3-導柱；4-下模；5-導套；6-下模座；7-回流泵；8-收集箱；9-泵；10-存儲箱；11-流體通道；12-飛邊槽。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，一種帶流體通道的鋁合金鍛造模具，包括上模2和下模4（上模2和下模4分別固定在上模座1和下模座6上，上模2和下模4的整體均為長方形，上模2和下模4的四邊均設有用于固定在模座上的沉頭螺釘，上模座1的四個角分別與四個導柱3和導套5配合，下模4固定在下模座6上不動，上模2在上模座1的帶動下沿導柱3升降），上模2能夠向下模4運動并施加壓力（上模2的下壓力由壓力機提供），上模2和下模4合模時能夠形成型腔，上模2和下模4的內部均設有若干條流體通道11，流體通道11入口均通過管道依次與泵9和存儲箱10連接、出口均通過管道與收集箱8連接，存儲箱10內設有冷卻介質。

鍛件鍛造成形后，上模2和下模4繼續合模，冷卻介質在泵9的作用下從存儲箱10經過流體通道11進入收集箱8，在這一過程中，冷卻介質相對于風冷能夠迅速的帶走上模2和下模4的熱量，上模2和下模4不斷的降溫，鍛件一直與模具接觸，而鋁合金的鍛件對于溫度下降非常敏感，所以鍛件溫度一直降低，從而達到模內淬火的目的，模內淬火可以有效解決鋁合金材料室溫塑性差、熱處理時形狀畸變的問題，能夠保證鍛件的強度和尺寸精度，以解決現有鋁合金鍛造工藝工序長、效率低，精度不高等缺陷，同時也能提高模具壽命。

如圖1所示，在本實施例中，流體通道11出口與收集箱8連接的管道上設有回流泵7，流體通道11入口與存儲箱10連接的管道上均設有閥門（A2和B2）和通向收集箱8的分支管道，分支管道上均設有閥門（A1和B1）。通過控制閥門和回流泵7可以實現冷卻介質的回流，上模2與下模4還未合模時，因在上一個工作循環中流經流體通道11而被升溫的冷卻介質在回流泵7的作用下從收集箱8經過流體通道11并回流至收集箱8，可以對上模2和下模4起到升溫的作用，便于盡早達到鍛造溫度。

在本實施例中，冷卻介質為高沸點冷卻液。鍛造過程中模具溫度很高，傳統的水基冷卻液不能快速降溫，高沸點冷卻液與水基冷卻液相比，具有以下優勢：a)高沸點冷卻液在幾乎常壓的條件下，可以獲得很高的操作溫度，高沸點冷卻液沸點較高，一般在180℃以上，冰點-50℃以下，散熱能力好，高溫、低溫適應能力非常強，即可以大大降低高溫加熱系統的操作壓力和安全要求，提高了系統和設備的可靠性；b)高沸點冷卻液不會因為高溫而蒸發，因而不需經常添加冷卻液，提高了系統熱效率，減少了設備和管線的維護工作量，即可以減少成本和維護費用等優點；c)高沸點冷卻液具有油冷型功能特點，不產生水垢與電解質腐蝕，而不易對水道和管道產生腐蝕。

在本實施例中，流體通道11入口位置高于出口位置。冷卻介質冷卻時，在泵9的壓力以及流體通道11入口和出口勢能差的雙重作用下，在流體通道11內流動，減小了泵9的輸出。

如圖1、圖2和圖3所示，在本實施例中，流體通道11分別沿上模2和下模4的成型面排布。流體通道11沿成型面排布，便于使鍛件均勻降溫。

一種基于上述帶流體通道的鋁合金鍛造模具的鋁合金鍛造工藝，包括下述步驟，

1）將鋁合金坯料加熱至固溶溫度并保溫，使鋁合金相充分溶解，固溶溫度480℃—550℃，保溫時間60—300min；

2）將保溫后的鋁合金坯料放置在上述帶流體通道的鋁合金鍛造模具的下模4中，上模2向下運動直至與下模4合模，鋁合金坯料進行鍛造成形，鍛造溫度450℃—500℃，變形量10%—95%；

3）鍛件鍛造成形后，上模2和下模4繼續合模，冷卻介質在泵9的作用下從存儲箱10經過流體通道11進入收集箱8，鍛件迅速完成模內淬火處理；

4）將淬火得到的鍛件進行人工時效處理，時效溫度100℃—240℃，時效時間1-96h；

5）上模2回程，進入下個工作循環。

依次采用加熱至固溶溫度并保溫-鍛造成形-模內淬火-時效處理幾個步驟，通過冷卻介質在流體通道11內流通實現模內淬火，可以有效解決鋁合金材料室溫塑性差、熱處理時形狀畸變的問題，能夠保證鍛件的強度和尺寸精度，以解決現有鋁合金鍛造工藝工序長、效率低，精度不高等缺陷，同時也能提高模具壽命。

在步驟2）中，上模2與下模4還未合模時，因在上一個工作循環中流經流體通道11而被升溫的冷卻介質在回流泵7的作用下從收集箱8經過流體通道11并回流至收集箱8。回流的冷卻介質可以對上模2和下模4起到升溫的作用，便于盡早達到鍛造溫度。

當鋁合金坯料的材料是6082鋁合金時，具體的鍛造工藝及參數如下：

第一步：先將6082鋁合金坯料加熱至500℃±5℃，保溫時間60-270min。

第二步：對所述第一步保溫后的6082鋁合金坯料進行鍛造成形，鍛造溫度450℃-480℃，變形量10%-90%——將6082鋁合金坯料固定在下模4上，對上模座1施加下壓力，將上模2向下推動，上模2和下模4在導柱3、導套5的引導下慢慢靠近并對6082鋁合金坯料進行擠壓成形，在上模2開始下行時，回流泵7、閥門A1、閥門B1同時開啟，熱的冷卻介質通過管道，進入模具內部對模具進行加熱，然后進過閥門A1、閥門B1流回收集箱8，一直到上模2和下模4剛好合模，回流泵7、閥門A1和閥門B1關閉。

第三步：上模2和下模4閉合時，泵9、閥門A2和閥門B2開啟，冷的冷卻介質從存儲箱10中通過管道進入模具內部對模具進行冷卻最終流進收集箱8，上模2和下模4合模一定時間。

第四步：將所述第三步淬火后的6082鋁合金鍛件進行人工時效處理，時效溫度120℃±5℃，時效時間16h。

第五步：上模2回程，進入下個工作循環。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。