闭模锻造工艺和旋转步进式锻压机制造技术

一台锻压机包括一套模具，该模具具有一固定模、一可动模和一外部约束件。可动模有一个基准面，该基准面一般位于垂直于压力机轴线的工件平面上，还有凸起于基准面之上的三个旋转对称的扇形块，每一扇形块包括一圆盘的一个具有一定角度的扇形角，该扇形块与其它扇形块被分离一定角度。一压进机构包括一轴向驱动机构，该机构用于操纵可动模沿着平行于压力机轴线的方向移动，还有一转位机构，该机构用于操纵可动模绕着压力机轴向旋转一预定的旋转角。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于一般轴对称产品的锻造方法和一种锻压机，在该锻压机中，普通轴对称产品是以一种步进方式锻造的。在锻造过程中，通过一种称为锻压机的机器在两个或更多的锻模中对工件进行压制。工件塑性变形成的形状由锻模的形状和压制力的大小决定。锻造可能在一个单一压进冲程中完成，或者可能存在多个压进冲程以逐渐地将工件变形到产品所要求的形状。锻造操作使得工件在力作用方向上变薄，并且导致工件沿垂直面伸展，工件从而被变形到最终锻成的形状。工件最终锻成的形状必然不同于最后的产品形状。因为一般来说，要把工件精确地锻造成最终所要求的产品形状是不可能的或不现实的。最终锻成的形状与最终所要求的产品形状的近似程度在某些程度上决定了锻造操作的难度。对工件整个平面视图表面均匀地锻造相对简单，这称为扁平锻造。然而，在涉及最终要求为复杂形状工件的常见情况中，扁平锻造剩余大量材料，需要进行切削加工以达到精确的最终所要求产品形状。在一种更先进的锻造方法中，工件被锻造成近终形的形状(NNS)，这种形状近似于最终工件的形状，但是故意使尺寸稍大以便能进行超声波检测，去掉足够的物料以适合在热处理过程中的变形和最终切削加工余量。在这种NNS锻造方法中，需要切削加工掉的金属量相对小了。NNS锻造明显比扁平锻造需要在设计锻造工艺中更需要创造力。锻造广泛地应用于的各种各样的操作中，以生产出小件或大件的产品。为了使工件变形，锻压机必须提供所需要的力。大件的产品生产尤其复杂，因为产品越大则所需要的锻压力越大。从而，需要更大、更昂贵的锻压机来完成锻造。正如所提到的，NNS锻造通常比扁平锻造需要更大的锻压力，并因此需要更大的锻压机。在某些情况下，需要生产一种产品，其结构的尺寸和材料是现有的锻压机的能力所不能生产的。要锻造这种产品，众所周知，可采用开模锻造操作对工件进行步进式锻造。在步进式开模锻造中，锻模的设计和锻压机的操作是在任一时刻工件只有一部分被锻造，对工件在每一部分锻造后，工件相对于锻模步进地移动，最终实现对整个工件的完全锻造。令人遗憾的是，开模锻造和步进式开模锻对大多数产品都不能获得近终形的形状，这是因为工件上不受约束的部分可以延伸成任意尺寸和形状，而不是一种近终形的形状。在一份申请中，工件被锻成一种用于大型陆基燃气轮机的轴对称涡轮圆盘。这种涡轮圆盘的直径为70～96英寸或更大。它们采用镍基或铁基高合金钢做成的，并且即使在具有50,000吨能力的压力机上也不能被锻造成为所要求的近终形形状的轮廓。该轴对称近终形形状、尺寸和最终涡轮圆盘所要求的机械性能是相当严格的。对于这种圆盘，现有的步进式锻造技术不能满足这些要求。因此，需要一种改进的方法来锻造大型轴对称产品。本专利技术能满足这种需要，并且进一步提供相应的特点。本专利技术提供一种步进式锻压机以及用于生产大型轴对称近终形形状锻件的技术。锻件的形状、尺寸和机械性能适用于精确的操作，例如对大型陆基涡轮圆盘进行的最终的切削加工。在最终锻造操作中，在每一次锻压冲程中，工件只有一部分与锻模相接触，因此，工件的尺寸在另一方面可能比现有的锻压机的能力所能锻造的尺寸要大。相对于现有的方法，产品所需的最后切削加工的量显著地减少了。后者很重要，因为锻造成本的一个主要部分是工件的材料消耗，该工件为镍基高合金钢。减少需要切削加工的材料量也就降低了产品的生产成本。根据本专利技术，工件锻造的方法可用于对一般原始工件为具有平面视图表面的轴对称的圆盘形工件的操作。这种方法包括首先在原始工件的大体上整个平面视图表面上进行锻造，然后再对第一次锻成的工件进行步进式锻造，使之成为最终锻件形状。在第一次锻造操作中，采用一种基本上覆盖整个平面视图表面的锻模(非步进式的)对原始工件进行锻造。工件的径向内部部分被优先地锻造成大致为最终锻件轮廓，但是工件的径向外部部分没有被锻成最终锻造轮廓。在随后的步进式锻造工序中，工件的径向外部部分最先步进地锻成为最终锻件形状，而没有明显的工件径向内部部分变形，虽然在步进式锻造工序中，工件可能会存在相对较小的径向内部变形。本专利技术技术采用闭模锻造，与普通非步进式闭模锻造技术相比，能锻造出径向更大的、基本为轴对称的产品。锻压机的最大的锻造能力由闭模锻造锻压机可能锻造的最大产品尺寸所确定。采用步进式闭模锻造使得用同样的压力机和锻造条件能够锻造出更大(但其它方面相同)的产品。根据本专利技术的这一方面，锻造大型工件的方法包括下面步骤配置一台锻压机，该锻压机的最大锻压能力足以用闭模锻造来锻造出具有利用非步进式锻造出的最终尺寸最大的轴对称产品。这个方法还包括提供轴对称工件，并在一定锻造条件下，在锻压机中采用闭模锻造将工件进行步进式锻造，使之变形成为步进式锻造产品。这种产品具有比最大的非步进式锻造最终尺寸更大的步进式锻造最终尺寸。为了作相应的比较，所有其它的锻造条件例如材料、温度、锻压量和几何相似性都一样，只有工件的尺寸和模具有区别。“尺寸”指的是从对称轴向外测量的径向尺寸。步进式锻造，最好是闭模步进式锻造，以便形成近似于所要求的最终产品的近终形最终锻造形状，但是尺寸要稍稍大一些以便进行超声波检测，并且去掉多余的材料以适应热处理中的变形和最终的切削加工。现有的步进式开模锻压机和技术在本申请中是不可能生产出近终形形状的，从而需要研制一种闭模锻压机和技术，用来锻造在始锻工序中锻成的、轴对称的、通常为圆盘形的工件。根据本专利技术的这一方面，锻压机包括具有固定模面的固定模和具有沿压力机轴线与固定模模面相对、但彼此相隔一定距离的可动模面的可动模。固定模面可以是平的，或者可以是根据安放模具所面对的工件表面的形状仿制出的。可动模面包括位于垂直于压力机轴线的工件表面内的基准面和至少一个扇形块，最好正好是凸出于基准面上的三个旋转对称的扇形块。每一个扇形块包括与压力机轴线平行并相对于压力机轴线有一扇面夹角的圆盘的一个扇面形。存在多于一个的扇形块，每个扇形块与其它扇形块相隔一定角度。还有一个外部环状延伸的约束件，以防止当工件在固定模与可动模之间压缩时工件产生径向延伸。也就是说，锻造是闭模锻造而不是开模锻造。外部约束最好为一个环形外壁，它可以与固定模分离或整合。固定模、可动模和外部约束件所包围的空间限定了所容纳工件的体积。压力机构包括轴向驱动机构，可操纵可动模在平行于压力机轴线方向上移动；和转位驱动机构，可操纵可动模绕着压力机轴线旋转一个指定旋转角。虽然当可动模退回且不再与工件接触时，旋转和轴向运动可能是同时存在的，但可动模的轴向移动和转位驱动机构的旋转运动只有在当可动模与工件接触时的转换方式中才可进行。总的来说，锻压机包括一套模具，这套模具包括固定模具和沿着压力机轴线与固定模相对，但彼此相隔一定距离的可动模具。还有一个环状延伸于工件体积周围的外部约束件。由固定模、可动模和外部约束件所围成的空间限定了其所能容纳在的工件体积。至少固定模和可动模之一在上面具有一个突起的形状。所使用的压进机构与上面所述的相同。在最佳实施例中，在可动模的基准面区域之上存在三个或更多对称的扇形块突起。虽然偶然会有一些局部横向和/或朝内部的流动以填满扇形块所限定的形状，但在与形成闭模锻造的外部约束件的配合作用下，这些扇形块使工件部分变形，工件从而大体朝着径向向外的方向流动。它们也在没有扇形块的工件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锻制工件的方法，包括工序：提供具有平面的视图表面的原始工件；采用闭模锻造模具将工件步进式锻制成为最终锻造形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1997-8-29 08/919802;US 1996-12-6 60/033250;US 11.一种锻制工件的方法，包括工序提供具有平面的视图表面的原始工件；采用闭模锻造模具将工件步进式锻制成为最终锻造形状。2.如权利要求1中的方法，还包括一个附加工序在提供原始工件工序之后和步进式锻造工序之前，对原始工件的整个平面视图表面进行非步进式锻造。3.如权利要求2中的方法，其特征在于，非步进式锻造包括步骤先用锻模对原始工件进行锻造，该锻模大体上覆盖整个平面视图表面，这样以使工件径向的内部部分被锻造成为其最终锻造形状，而工件径向外部部分未被锻造成为其最终锻造形状。4.如权利要求3中的方法，其特征在于，步进式锻造工序包括步骤将工件径向外部部分锻造成为其最终锻造形状，而基本不改变工件的径向内部部分。5.如权利要求1中的方法，其特征在于，步进式锻造包括步骤将工件锻造成为一种近终形涡轮叶片。6.如权利要求1中的方法，其特征在于步进式锻造工序包括步骤提供一台锻压机，其锻制能力不足以在一套锻造条件下采用非步进式锻造工艺将工件锻造成为近终形形状；然后将工件步进式锻造成为其最后锻造形状。7.一台锻压机，包括一套模具，该模具包括一个固定模和可动模，该可动模沿着压力机轴线与固定模相对，但彼此相隔一定距离；一个绕着工件体积环形延伸的外部约束件，该约束件防止当工件在固定模和可动模之间锻造时工件的体积在径向上延伸，至少一个固定模和可动模在上面具有凸起的形状；一个压进机构，包括用于操纵可动模在平行于压力机轴线方向上移动的轴向驱动装置和用于操纵可动模绕着压力机轴线旋转一个预定的旋转角。8.如权利要求7中的压力机，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：HE德尔加多，TE豪森，JE香农三世，JM海泽克，PD安塔亚，TF多尔蒂，PJ加格林斯基，PR杰普森，MM莫拉，
申请(专利权)人：怀曼戈登有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]