Abstrakt
En smedepresse omfatter et sæt støbeforme, som har en fast støbeform, en bevægelig støbeform og en ekstern begrænsning. Den bevægelige form har et referenceplan, som generelt er placeret på emnets plan vinkelret på pressens akse, og tre rotationssymmetriske sektorblokke, der rager ud over referenceplanet. Hver sektorblok omfatter en sektorvinkel på en skive med en bestemt vinkel, som er adskilt fra de andre sektorblokke med en bestemt vinkel. En pressemekanisme indbefatter en aksial drivmekanisme til at manipulere den bevægelige form til at bevæge sig i en retning parallel med pressens akse og en indekseringsmekanisme til at manipulere den bevægelige form til at rotere rundt om pressens akse med en forudbestemt rotationsvinkel.
Beskrivelse
Lukket formsmedningsproces og roterende trinsmedningspresse
Den foreliggende opfindelse angår en smedefremgangsmåde til generelle aksesymmetriske produkter og en smedepresse, hvor de generelle aksesymmetriske produkter smedes på en trinvis måde.
Under smedeprocessen bruges en maskine kaldet en smedepresse til at presse emnet i to eller flere smedematricer. Formen dannet af den plastiske deformation af emnet bestemmes af formen på smedningsmatricen og størrelsen af pressekraften. Smedning kan udføres i et enkelt presseslag, eller der kan være flere presseslag for gradvist at deformere emnet til den ønskede form af produktet.
Smedeoperationen får emnet til at blive tyndere i kraftens retning og får det til at strække sig langs et lodret plan, hvilket resulterer i deformation til den endelige smedede form. Den endelige smedede form af emnet er uundgåeligt forskellig fra den endelige produktform. For generelt set er det umuligt eller upraktisk nøjagtigt at smede emnet til den endelige påkrævede produktform. Graden af tilnærmelse mellem den endelige smedede form og den krævede produktform bestemmer til en vis grad sværhedsgraden af smedningsoperationen. Det er relativt enkelt at smede hele emnets plane overflade, hvilket kaldes fladsmedning. I almindelige tilfælde, der involverer komplekst formede emner, efterlader flad smedning imidlertid en stor mængde materiale, der skal skæres for at opnå den præcise endelige krævede produktform. I en mere avanceret smedningsmetode smedes emnet til en næsten nettoform (NNS), som tilnærmer sig formen af det endelige emne, men bevidst gør størrelsen lidt større til ultralydstestning, hvilket fjerner nok materiale til at rumme deformation under varmebehandling og endelig skæregodtgørelse. I denne NNS-smedningsmetode er mængden af metal, der skal skæres af, relativt lille. NNS-smedning kræver mere kreativitet i at designe smedeprocesser end fladsmedning.
Smedning er meget udbredt i forskellige operationer til fremstilling af små eller store produkter. For at deformere emnet skal smedepressen yde den nødvendige kraft. Fremstillingen af store produkter er særlig kompleks, da jo større produktet er, jo større smedningstryk kræves der. Derfor skal der større og dyrere smedepresser til for at fuldføre smedningen. Som nævnt kræver NNS-smedning typisk et større smedetryk end fladsmedning, og kræver derfor større smedepresser.
I nogle tilfælde er det nødvendigt at fremstille et produkt, hvis strukturelle dimensioner og materialer er ud over kapaciteten af eksisterende smedepresser. Til smedning af dette produkt er det velkendt, at den åbne smedningsoperation kan anvendes til at udføre trinsmedning på emnet. Ved trinsmedning er udformningen af smedningsmatricen og smedningspressens funktion som følger: på ethvert givet tidspunkt er kun en del af emnet smedet, og efter hver del af smedningen bevæger emnet sig i forhold til smedningen matrice i trin, hvilket i sidste ende opnår fuldstændig smedning af hele emnet. Desværre kan åben matricesmedning og trinvis åben matricesmedning ikke opnå næsten endelig form for de fleste produkter, fordi de ubegrænsede dele på emnet kan strække sig ind i enhver størrelse og form snarere end en næsten endelig form.
I en applikation blev emnet smedet til en aksesymmetrisk turbineskive til brug i store landbaserede gasturbiner. Diameteren af denne turbineskive er 70-96 tommer eller større. De er lavet af nikkelbaseret eller jernbaseret højlegeret stål og kan ikke smedes til den krævede næsten endelige form, selv på en presse med en kapacitet på 50.000 tons. De mekaniske egenskaber, der kræves til formen, størrelsen og den endelige turbineskive af den aksesymmetriske næsten endelige form, er ret strenge. For denne type skive kan den eksisterende trinsmedningsteknologi ikke opfylde disse krav.
Derfor er der behov for en forbedret metode til at smede store aksesymmetriske produkter. Den foreliggende opfindelse kan opfylde dette behov og yderligere tilvejebringe tilsvarende træk.
Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en trinsmedningspresse og en teknologi til fremstilling af store aksesymmetriske smedninger i næsten endelig form. Formen, størrelsen og de mekaniske egenskaber af smedegods er velegnede til præcise operationer, såsom slutskæring af store landbaserede turbineskiver. I den endelige smedeoperation kommer kun en del af emnet i kontakt med smedningsmatricen under hvert smedningsslag, så størrelsen af emnet kan være større end smedningskapaciteten af eksisterende smedepresser. Sammenlignet med eksisterende metoder er mængden af færdigskæring, der kræves til produktet, blevet væsentligt reduceret. Sidstnævnte er vigtigt, fordi en stor del af smedningsomkostningerne er materialeforbruget for emnet, som er et nikkelbaseret højlegeret stål. At reducere mængden af materiale, der kræves til skæring, sænker også produktionsomkostningerne for produktet.
Ifølge den foreliggende opfindelse kan fremgangsmåden til smedning af emner anvendes til drift af almindelige originale emner, som er aksesymmetriske skiveformede emner med en plan overflade. Denne metode involverer smedning af hele den plane visningsflade af det originale emne først, og derefter trinsmedning af det første smedede emne for at gøre det til den endelige smedningsform. I den første smedningsoperation bruges en smedning (ikke-trinstype), der dækker hele den plane visningsflade, til at smede det originale emne. Den radiale indre del af emnet er fortrinsvis smedet for at tilnærme den endelige smedningskontur, men den radiale ydre del af emnet er ikke smedet til den endelige smedningskontur. I det efterfølgende smedningstrin bliver den radiale ydre del af emnet første trin smedet til den endelige smedningsform uden væsentlig deformation af den radiale indre del af emnet, selvom der kan være relativt lille radial indre deformation af emnet i emnet. trinsmedningsproces.
Den foreliggende opfindelse anvender lukket matricesmedningsteknologi, som kan smede produkter med større radiale og grundlæggende aksesymmetriske former sammenlignet med almindelig ikke-trins lukket matricesmedningsteknologi. Den maksimale smedekapacitet af en smedepresse bestemmes af den maksimale produktstørrelse, der kan smedes af en lukket smedepresse. Brugen af trin-for-trin lukket formsmedning gør det muligt at smed større (men ellers identiske) produkter ved brug af samme presse- og smedningsbetingelser. Ifølge dette aspekt af den foreliggende opfindelse omfatter fremgangsmåden til smedning af store emner følgende trin: konfiguration af en smedepresse med en maksimal smedningskapacitet, der er tilstrækkelig til at smede aksesymmetriske produkter med den største endelige størrelse ved anvendelse af lukket matricesmedning. Denne fremgangsmåde indbefatter også tilvejebringelse af aksesymmetriske emner og, under visse smedningsbetingelser, anvendelse af lukket matricesmedning i en smedepresse til at udføre trinsmedning på emnerne, hvilket får dem til at deformeres til trinsmedningsprodukter. Dette produkt har en slutstørrelse til trinsmedning, der er større end den største endelige størrelse uden trinsmedning. For at foretage tilsvarende sammenligninger er alle andre smedningsforhold, såsom materiale, temperatur, smedningsmængde og geometrisk lighed, de samme, kun størrelsen af emnet og formen har forskelle. 'Størrelse' henviser til den radiale dimension målt udad fra symmetriaksen.
Trin for trin smedning, fortrinsvis lukket matrice trin for trin smedning, bruges til at danne en næsten endelig smedning, der tilnærmer sig det nødvendige slutprodukt, men med lidt større dimensioner til ultralydstestning, og til at fjerne overskydende materiale for at tage højde for deformation under varmebehandling og endelig skæring. Den eksisterende trintype åbne smedningspresse og teknologi kan ikke producere nær den endelige form i denne applikation, så det er nødvendigt at udvikle en lukket smedningspresse og teknologi til smedning af aksesymmetriske, sædvanligvis skiveformede emner smedet i den indledende smedning.
Ifølge dette aspekt af den foreliggende opfindelse omfatter en smedepresse en fast matrice med en fast matriceoverflade og en bevægelig matrice med bevægelige matriceoverflader, der er modsat den faste matriceoverflade langs pressens akse, men med indbyrdes afstand med en vis afstand. Den faste formoverflade kan være flad, eller den kan replikeres baseret på formen af emnets overflade, hvor formen er placeret. Den bevægelige matriceoverflade indbefatter en referenceflade placeret inden i emnets overflade vinkelret på pressens akse og mindst en sektorblok, fortrinsvis tre rotationssymmetriske sektorblokke, der rager nøjagtigt ud fra referenceoverfladen. Hver sektorblok indbefatter en vifteformet skive parallel med pressens akse og med en vifteformet vinkel i forhold til pressens akse. Der er mere end én sektorblok, og hver sektorblok er adskilt fra andre sektorer med en bestemt vinkel. Der er også en ekstern ringformet forlængelsesbegrænsning for at forhindre radial forlængelse af arbejdsemnet, når det komprimeres mellem den faste form og den bevægelige form. Det vil sige, at smedning er lukket matricesmedning snarere end åben matricesmedning. Den ydre begrænsning er fortrinsvis en cirkulær ydervæg, som kan adskilles eller integreres med den faste form. Rummet omgivet af faste forme, bevægelige forme og ydre begrænsninger begrænser volumenet af emnet, der kan rummes. Trykmekanismen indbefatter en aksial drivmekanisme, der kan manipulere den bevægelige form til at bevæge sig i en retning parallelt med pressens akse; Og indekseringsdrivmekanismen kan manipulere den bevægelige form til at rotere rundt om pressens akse med en specificeret rotationsvinkel. Selvom rotation og aksial bevægelse kan eksistere side om side, når den bevægelige form er trukket tilbage og ikke længere er i kontakt med emnet, kan den bevægelige forms aksiale bevægelse og rotationsbevægelsen af indekseringsdrivmekanismen kun udføres i konverteringstilstanden, når den bevægelige form kommer i kontakt med emnet.
Generelt består en smedepresse af et sæt støbeforme, som omfatter en fast støbeform og en bevægelig støbeform, der er modsat den faste støbeform langs pressens akse, men i en vis afstand fra hinanden. Der er også en ekstern begrænsning, der strækker sig i en cirkulær form rundt om emnets volumen. Det rum, der er omsluttet af den faste form, den bevægelige form og de ydre begrænsninger, begrænser volumenet af det emne, det kan rumme. Mindst én af den faste form og den bevægelige form har en fremspringende form ovenpå. Den anvendte pressemekanisme er den samme som beskrevet ovenfor.
I den foretrukne udførelsesform er der tre eller flere symmetriske vifteformede fremspring over referenceplanområdet af den bevægelige form. Selvom der lejlighedsvis kan forekomme lokal lateral og/eller indadstrøm for at udfylde formen defineret af de vifteformede blokke, forårsager disse vifteformede blokke, i forbindelse med eksterne begrænsninger, der danner lukket matricesmedning, delvis deformation af emnet, hvilket resulterer i emnet flyder generelt radialt udad. De forårsager også deformation i dele af emnet uden sektorblokke for at inducere metalflow.
Overgangen fra hver side af hver sektorblok til referenceplanområdet på siden af sektorblokken skal fortrinsvis have en skrå hældning på ca. 45 grader til 60 grader. Uden en sådan skrå vinkel kan der opstå rynker eller revner på ydersiden af emnet, som ikke kan elimineres under efterfølgende smedeslag.
Ved driften af en stepper-smedningspresse indlæses emnet på det sted, hvor det er anbragt. Smedepressen smeder en del af emnet under det første smedeslag i aksial retning. Kraften, der virker på smedematricen, udløses, og på samme tid trækker formen sig tilbage. Indekseringsdrivmekanismen driver den bevægelige form til at rotere rundt om pressens akse med en specificeret rotationsvinkel, og den aksiale drivmekanisme giver endnu et smedeslag. Ved smedning af hele emnet gentages denne proces.
Denne smedningspresse og smedningsmetode har gjort betydelige fremskridt inden for teknologien til smedning af store aksesymmetriske produkter. Smedede produkter har en næsten endelig kontur og er større end produkter fremstillet ved hjælp af eksisterende lukkede smedningsmaskiner. Det smedede produkt formes til en næsten endelig kontur, hvilket reducerer det samlede materialeforbrug og skærekrav og derved sænker produktomkostningerne.
Figur 1 er et skematisk diagram af den optimale smedningsprocesstrøm;
fig. 2 er et billede forfra af det originale emne;
fig. 3 er et billede forfra af emnet efter den første ikke-trins smedningsproces;
fig. 4 er et billede forfra af emnet, efter at trinsmedningen er afsluttet;
fig. 5 er et snitbillede af smedeudstyret ifølge den foreliggende opfindelse;
fig. 6 er et eksploderet perspektivbillede af smedningen uden forberedelse vist i fig. 5;
fig. 7 er en afbildning set ovenfra af den bevægelige form taget langs sektionen 7-7 i fig. 5;
fig. 8 er et snitbillede af den bevægelige form taget langs linjen 8-8 i fig. 5;
fig. 9 er et billede forfra af en stor smedepresse med bevægelig matricetilbagetrækning;
fig. 10 er et billede forfra af smedepressen vist i fig. 9, når den bevægelige matrice kommer i kontakt med emnet;
fig. 11 er et snitbillede af en turbinevinge smedet til en næsten endelig form;
Det bedste implementeringsskema for fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er vist i figur 1. Nummer 80 er det originale emne. Det originale emne kan være lavet af ethvert formbart metal, såsom stål, aluminiumslegering, jernbaseret højlegeret stål, nikkelbaseret højlegeret stål eller titanlegering. Dimensionerne på det originale emne er som følger: det indeholder nok metal til at deformeres til den endelige smedningsform, hvor metallet flyder mod det. Designet af det originale emne kan bruge enhver kendt metalflowdesignteknik. For den aksesymmetriske landbaserede turbineskive, som opfinderen er særligt bekymret over, som vist på figuren, er dens endelige diameter ca. 70-96 inches og tykkelsen er ca. 20 inches. Dets aksesymmetriske originale emne 90 er et cylindrisk legeme med en diameter på ca. 31 tommer og en højde på ca. 65-75 tommer. Det originale emne 90 har en original planoverflade 92, som er overfladen af emnets ende, som smedningsmatricen kommer i kontakt med under den første smedningsproces.
Nummer 82, det originale emne smedes først ved hjælp af en generel ikke-trins smedningsproces. I den første smedningsoperation, når deformationen udføres, dækker smedningsmatricen grundlæggende hele den plane visningsflade 92. Smedeformen kan være en lukket form eller en åben form, men det er bedst at bruge en lukket form. Formen af smedematricen i den første smedning er grundlæggende flad, selvom tværsnittet kan have en specificeret form i midten. Da metallet hovedsageligt flyder radialt udad, deformeres emnet mod den endelige krævede form. For at begrænse formen af det smedede emne er der flere underprocesser og genopvarmning af emnet inden for rammerne af den første smedningsoperation 82. Det er bedst for formen at deformere den radiale indre 94 af emnet 90 til sin endelige form . Den udpegede navsektion som vist i fig. 3. Forsøg dog ikke at smede den radiale ydre del 96 af emnet 90 til dets endelige form. Hvis den første smedning er en åben form, deformeres den radiale ydre del 96 til en form, der ligner en kugle, som vist i fig. 3. Hvis det er en lukket form, bliver den en mere fast form. Det er ofte umuligt at smede den radiale ydre del 96 af emnet til dets endelige form, fordi smedepressens smedningsevne ikke er tilstrækkelig til at få metallet til at deformeres til den krævede næsten endelige form.
Efter den første smedning af 82 er fuldført, er det næste trin at bruge lukket matricesmedning til at smede emnet på en trinvis måde. Det nødvendige trinsmedningsudstyr og -teknologi er endnu ikke tilgængelig. Den følgende diskussion handler om en trinsmedningspresse og teknologi, som opfinderen har forsket i. I en stepper-smedningspresse berører smedningsmatricen kun en del af den plane overflade af arbejdsemnet 90. Ideelt set bør det meste af smedningskraften koncentreres på ventilatorringdelen af den radiale ydre del 96 af emnet 90. Skønt der kan være en vis smedning på den radiale indre del 94, den oplever relativt lille smedningskraft og deformation. Når trinsmedningsprocessen 84 er afsluttet, som vist i fig. 4, deformeres emnet til et næsten slutprodukt, som har en radial ydre del hovedsageligt smedet i proces 82. Denne metode er den bedste, men eksisterende metoder er også mulige under andre betingelser, såsom trin 82 til at definere den endelige form af den radiale ydre del 96, eller trin 84 til at definere den endelige form af den radiale indre del 94.
Nummer 86 er et valgfrit trin til varmebehandling af produkter med endelig form, men det er at foretrække at have dette trin.
Den eksisterende proces med at kombinere ikke-trinvis første smedning og trinvis lukket formsmedning er blevet udviklet til at smede store og komplekse emner til næsten endelige former. Denne proces er ikke beregnet til at erstatte alle generelle smedningsteknikker, da den er dyrere at implementere end almindelig ikke-trinsmedning. På grund af begrænsninger i pressekapaciteten af smedepresser eller andre årsager kan den generelle smedeproces imidlertid ikke opnå den endelige smedede skiveform. Derfor er denne metode praktisk og kan opnå den næsten endelige formstruktur af store smedegods, hvilket giver uundgåelige besparelser i materialer, skærebearbejdning og andre omkostninger.
Som påpeget er der udviklet trinsmedningsudstyr til de ovennævnte processer og andre applikationer. Fig. 5 viser en smedepresse 20 med en fast form 22 og en bevægelig form 24. Den nedre form viser en fast form 22, mens den øvre form viser en bevægelig form 24, selvom den også kan arrangeres i den modsatte retning. På grund af at arbejdsemnet er placeret på den nedre form, er den nedre form en fast form 22. Den faste form 22 har en fast formoverflade 26, og den bevægelige form 24 har en bevægelig formoverflade 28. Den faste formoverflade 26 og den bevægelige matrice overfladen 28 er modsat hinanden langs pressens akse 30, men er adskilt med en vis afstand fra hinanden. Forme 22 og 24 er sædvanligvis fortrinsvis aksesymmetriske, selvom deres overflader måske ikke er aksesymmetriske og kan erstattes af ikke-trinlignende træk. Emnet 32 er placeret mellem formene 22 og 24.
Den radiale ydre begrænsning 34 i form af en ringformet forlængelsesvæg strækker sig rundt om emnets omkreds. Formene 22 og 24 og den ringformede forlængelsesvæg 34 definerer en lukket formarbejdsemneoptagelsesposition 36, som fuldt ud kan rumme arbejdsemnet 34. Den ringformede forlængelsesvæg 34 kan være en separat ringformet ring fra den faste form 22 eller integreret med den faste form 22 Fra figur 5 kan det ses, at emnet kan komme i kontakt med den indvendige overflade, før smedningen påbegyndes. 38 af den ringformede forlængelsesvæg 34. Under smedningsprocessen komprimeres emnet 32 i en retning parallelt med pressens akse, og på grund af den radiale udadgående strømning af metallet undergår det radial ekspansion, indtil det kommer i kontakt med den indvendige overflade af den ringformede udragende væg 34, hvilket begrænser yderligere radial udvidelse af emnet 32.
Denne smedning inden for et begrænset volumeninterval er essensen af lukket matricesmedning og er blevet en vigtig fordel i forhold til åben matricesmedning. I lukket matricesmedning gennemgår metallet plastisk deformation radialt udad, hvilket tvinger det til at forvandle sig til formen defineret af formen og/eller forlængelsesvæggen. På den anden side er den plastiske deformation af metallet radialt udad ved åben matricesmedning ikke begrænset, således at metallet undergår plastisk deformation radialt udad langs banen med den mindste modstand under smedningen uden at deformeres til en defineret form. Dette er dog nødvendigt for at producere produkter i næsten endelig form. Derfor opnåede lukket matricesmedning resultater, som var umulige at opnå med åben matricesmedning, herunder næsten endelige strukturer med overfladeformer defineret af smedematricen.
Figur 6 viser delvise snitbilleder af forme 22 og 24, den ringformede forlængelsesvæg 34 og arbejdsemnet 32.
Den bevægelige matrice 24 er bevægelig i retningen parallelt med pressens akse og bevæger sig mod den faste matrice under smedeslaget, som angivet med den aksiale pil i figur 5, og roterer omkring presseaksen 30 på en specificeret måde, som angivet med rotationspilen 42. (Den bevægelige matrice kan også bevæge sig i den modsatte retning) Når den bevægelige matrice kommer i kontakt med emnet 32, er det kun en bevægelse kan fuldføres i smedningsslagretningen og rotationsretningen på et bestemt tidspunkt. Derfor er disse bevægelser valgfrie, hvilket vil blive diskuteret nedenfor. Når den bevægelige form er trukket tilbage og ikke længere er i kontakt med emnet 32, kan aksiale og rotationsbevægelser fuldføres samtidigt. Den bevægelige form 24 bevæges af en pressemekanisme 44, som tilvejebringer to typer bevægelser 40, 42. Den bedste måde vil blive diskuteret nedenfor.
Den faste formoverflade 26 er generelt flad. Den kan også udskiftes med en imiteret form. Under smedningsprocessen presses den flade eller imiterede form af den faste matriceoverflade på siden af det modstående emne (undersiden af emnet i figuren).
Der er to typer former arrangeret i et cirkulært mønster på den bevægelige form. Disse funktioner kan ses i figur 5-8. Et af kendetegnene er, at der er mindst et vifteformet referenceoverfladeareal 46, fortrinsvis mindst tre, og kun tre foretrækkes. Disse vifteformede referenceoverfladeområder 46 er i det væsentlige flade og sædvanligvis parallelle med emneplanet vinkelret på presseaksen 30. Et andet træk er tilstedeværelsen af et lige så stort antal sektorblokke 50, hvis øvre overflader er flade eller konturformede og parallelle med emneplan 48. Som vist i fig. 8 er planet af den øvre overflade 52 af sektorblokken sat i længderetningen langs aksen 30 af pressen, fra referenceplanområdet 46 mod den faste formoverflade 26. Med andre ord rager sektorblok 50 ud over referenceplanområdet 46. Antallet af benchmarkområder 46 stemmer overens med antallet af sektorblokke 50.
Der skal være mindst én sektorblok 50, og hvis der er mere end én sektorblok, er det bedst at indstille disse sektorblokke symmetrisk med det samme antal referenceoverfladearealer på den bevægelige formoverflade. Det vil sige, at hvis der er to, tre, fire eller flere sektorblokke, skal de anbringes aksialt symmetrisk set fra et planbillede for at minimere den asymmetriske belastning af smedepressen. Hvis antallet af sektorblokke er mindre end tre, skal det tages i betragtning, at belastningen på sektorblokkene kan være for høj, og pressen kan blive udsat for asymmetriske belastninger. For den presse med super stor kapacitet, der anvendes af opfinderen, såsom en 50.000 tons presse, er det vigtigt at overveje belastningsasymmetri for at opnå den nødvendige form og struktur af produktet, maskinens levetid og stabilitet samt sikkerheden af arbejdere. For sektorer 50 med tre eller flere segmenter bliver de tilsvarende buevinkler relativt smallere. Derfor har de en tendens til at bide ind i metallet mere som cirkulære bundede stålkasser i stedet for at deformere metallet gennem smedning, hvilket resulterer i ineffektiv plastisk deformation af emnet. Disse teoretiske og praktiske overvejelser fører til anvendelsen af tre sektorblokke 50 og tre forskudte referenceplanområder 46 (som vist i figur 7) som det optimale valg, selvom det i nogle tilfælde er muligt at bruge færre eller flere sektorblokke 50 i formoverfladen .
Vifteformede blokke 50 er symmetrisk anbragt i en vis afstand omkring den bevægelige formflade 28, og hver enkelt vifteformet blok svarer til en viftevinkel A. Et af referenceplanområderne 46 er anbragt mellem hver sektorblok 50 og er i en vinkel C i forhold til et af referenceplanområderne. Summen af vinklerne A for alle sektorblokke plus summen af vinklerne C for det anvendte referenceplanområde er 360 grader.
Vinklen A på den fastspændte sektorblok er fortrinsvis mellem ca. 45 grader og 65 grader. Hvis A faktisk er mindre, kan formen sætte sig fast i emnet på grund af virkningen af den cirkulære bundstålkaisson nævnt ovenfor. Hvis den faktisk er større, vil formen blive mere som en almindelig flad eller formet form, og effekten af vridningsmomentet af stemplingsevnen af trinsmedningsprocessen vil være meget lille. Vinkel C bestemmes af vinkel A og antallet af sektorblokke.
De geometriske former for sektorblokken 50 er vist i fig. 7 og 8. Ventilatorblokken 50 er en tærteformet blok, og når den er vist i fig. 7, er den en cirkulær ventilatorblok. I tværsnitsbilledet i fig. 8 indbefatter sektorblokken 50 en skrå sektorbloksideflade 58 placeret mellem den øvre overflade af sektorblokken 50 og referenceplanet 46. Siderne 58 af disse vifteformede blokke kan også være set som ret smalle skiver i planbilledet i figur 7. Siden af den vifteformede blok er skråtstillet i en vinkel D i forhold til den øvre overflade af den vifteformede blok. Den optimale hældningsvinkel D er ca. 45 grader til 60 grader. Hvis hældningsvinklen D faktisk er mindre end 45 grader, er vinklen A af sektorblokken faktisk forstørret, og vridningsmomenteffekten af stemplingsevnen vil blive reduceret. Hvis hældningsvinklen D faktisk er større end 60 grader, kan virkningen af bidende eller cirkulær bundstålkasse observeres. Ved trinsmedning vil der opstå defekter som rynker og revner, hvilket vil blive diskuteret nedenfor. Når først disse defekter er genereret, kan de ikke helt elimineres i efterfølgende smedning eller andre operationer. Arbejdsstykket 32 placeres mellem den faste form 22 og den bevægelige form 24 til smedning ved anvendelse af en trinsmedningsproces 84 eller andre processer. Under det første smedeslag betjenes pressemekanismen for at bevæge den bevægelige matriceoverflade 28 mod den faste matriceoverflade 26. Arbejdsemnet deformeres under tryktilstanden nævnt ovenfor. Vend pressemekanismen og træk den bevægelige form tilbage fra kontakttilstanden med emnet 32. Manipuler pressemekanismen 44 for at rotere den bevægelige form rundt om pressens akse med en forudbestemt værdi i en indekseringsbevægelse. Valget af rotationsværdi er relateret til egenskaber, form, nødvendige begrænsninger og dimensioner af materialets emne. Rotationsværdien af hver transponeringsbevægelse skal være mindre end vinkel A. Jo tykkere materialet er, desto mindre er indekseringsrotationen. Som det optimale tilfælde er rotationsværdien for indeksering generelt omkring 40 grader til 60 grader. I et typisk scenarie, med tre sektorer og en vinkel A på 55 grader, er den optimale rotationsværdi for indeksering omkring 40 grader. Efter at den roterende bevægelse er fuldført, i det andet smedningsslag, betjenes pressemekanismen 44 for at flytte den bevægelige matrice mod den faste matriceoverflade 26. Efter at arbejdsemnet er deformeret, trækker pressemekanismen den bevægelige form 24 tilbage fra kontakt med arbejdsemnet 32. Manipuler pressemekanismen for at rotere den bevægelige form 24. Disse processer gentages flere gange for at fuldende smedningen. For den optimale situation: der er tre sektorblokke, vinkel A er 55 grader, og pressens rotationsværdi er 40 grader. Den samlede sum af tre smedeslag er påkrævet for at fuldføre en deformation. Flere deformationer kan bruges til tykt smedegods og smedegods med høj materialestyrke. Under smedningsprocessen er emnet sædvanligvis i en højtemperaturtilstand og vil køle ned under smedningsoperationen. Ved smedningsoperationer kan emnet genopvarmes, når det er nødvendigt for at reducere dets plastiske belastningsspænding og opnå specifikke mikrostrukturer i emnet.
Ovenstående diskussion forklarer, at den konventionelle form for stepper-smedningspresse er egnet til enhver toptryksbelastningsanordning. Opfinderens ansøgning omhandler smedning af store skovlhjul til gasturbiner under anvendelse af nikkelbaseret højlegeret stål eller titanlegeret stål med en 50.000 tons lukket lodret smedningspresse. Den enorme størrelse af emnet og den enorme smedebelastning resulterer i særlige overvejelser for støbeformens pressemekanisme.
Idet der henvises til fig. 9 og 10, er den øvre støtteplade 101 en bevægelig komponent af smedepressen. Basisfladen 102 er fastgjort til den øvre støtteplade med bolte, ringen 103 er fastgjort til basisfladen 102 med bolte, og en roterende støtteplade 104 er roterbart fastgjort i ringen 103. Den øvre formforbindelsesanordning 105 er fastgjort til den roterende støtteplade 104 med bolte. Den øvre form 106, svarende til den ovenfor nævnte bevægelige form 24, er fastgjort til den øvre formforbindelsesindretning med bolte. Den roterende støtteplade 104 er fastgjort i en centreringsfikstur 108, som kan rotere den roterende støtteplade 104 omkring pressens akse 30 og tillade den roterende støtteplade 104 at bevæge sig op og ned i ringen 103. Centreringsfiksturen 108 forhindrer den roterende støtteplade 104 fra at bevæge sig radialt i forhold til pressens akse 30.
Den nedre støtteplade 151 understøtter den nedre form 152, svarende til den ovennævnte faste form 22. Formen indbefatter en nedre form 152 og et ringformet hul 154. Den nedre form 152 og det ringformede hul 154 danner et tomt rum i den nedre form, og emnet kan placeres i den nedre forms hulrum.
I den tilbagetrukne tilstand, åbningspositionen for pressen i figur 9, er det roterende arbejdsbord sat på støttepladen 109, der er fastgjort inde i ringen 103. Disse støtteplader 109 tillader det roterende arbejdsbord let at rotere omkring aksen 30 af pressen under virkningen af den hydrauliske cylinder, og derved fuldende den roterende indekseringsbevægelse. Der observeres en stabil, pålidelig og relativt hurtig rotationsbevægelse, hvilket forbedrer produktionskapaciteten af smedepresser og muliggør hurtig smedning af varme emner, når de stadig er varme nok. Ovenstående metode muliggør rotation selv i store smedepressemekanismer.
Som vist i figur 10, under kontakten mellem den øvre form 106 og arbejdsemnet 155, skubbes den roterende støtteplatform 104 opad væk fra støttepladen 109 og mod den øvre overflade af basisfladen 102. Friktionskontakten mellem den roterende arbejdsbordet 104 og bundfladen 102 begrænser rotation. Som vist i fig. 11 kan arbejdsemnet under anvendelse af imitationsforme, såsom forme 106 og 153, smedes til en næsten endelig form gennem lukket matricesmedning. Profilen 160 af almindelig flad smedning er generelt udstyret med tilsvarende flade støbeforme til åben smedning, som er viklet omkring den næsten afsluttende smedning 162 og det endelige skærende emne. Den næsten endelige smedeform er udstyret med imitationsforme 106 og 153. I hvert tilfælde skal overskydende materiale afskæres for at fremstille det endelige produkt. For både næsten endelig smedning og flad smedning er slutskæring uundgåelig. Den endelige skæreproces er imidlertid meget mindre for lukket formsmedning i næsten endelig form end for fladsmedning. Det skraverede område repræsenterer overskydende materiale, der skal skæres fra den flade åbne formsmedning ud over, hvad der er nødvendigt for at blive skåret fra den næsten endelige formsmedning. I dette tilfælde er det ca. 30% af volumenet af den flade smedning. Når emnet er lavet af dyrt nikkelbaseret højlegeret stål, såsom i tilfældet med højhastigheds landbaserede gasturbiner, kan forskellen mellem fødeomkostningerne og affaldsomkostningerne for overskydende nikkelbaserede højlegerede stålmaterialer udgøre en relativt høj andel af de samlede produktomkostninger, såsom 10-20 % eller mere. Derfor kan denne tekniske metode opnå en variabel omkostningsbesparelse i materialeomkostninger og en fast omkostningsbesparelse ved smedning af emner ved lavere tryk end i andre situationer.
Produktionen af produkter såsom turbinevinger med nikkelbaseret højlegeret stål udføres generelt, når emnet har høje temperaturer. For f.eks. at smede store vinger til landbaserede turbiner er den endelige vingediameter 70-96 tommer, der vejer over 15.000 pund, lavet af nikkelbaseret højlegeret stål såsom Inconel706, og emnet skal opvarmes i en opvarmning af ovnen over dens smeltetemperatur, typisk 1825 grader F. Det omkrystalliserede emne overføres til smedepressen, og derefter emnet er smedet. Emnet afkøles til størkningstemperaturen i en periode og falder derefter under størkningstemperaturen. Når emnet afkøles, øges det nødvendige smedningstryk, og dets plastiske deformationsbelastning øges også, men den trinvise smedning tillader smedningen at fortsætte. Det sidste smedningsslag udføres bedst ved ca. 1750 grader F over størkningstemperaturen for at opnå relativt små kornstørrelser af ASTM3-5. Metallografiske undersøgelser har vist, at den metallografiske struktur opnået ved brug af en stepper smedningspresse og processen vist i figur 1 er i det væsentlige den samme som den, der opnås ved anvendelse af generelle smednings- og varmebehandlingsprocesser (selvom denne metode ikke med held kan smede de meget store emner, der er relevante i denne artikel). Ovenstående diskussion vedrører specifikt Incnel706, et foretrukket materiale anvendt i den foreliggende opfindelse. For andre materialer kan andre processer være påkrævet, hvilket falder inden for omfanget af den foreliggende opfindelse.
Selvom den foreliggende opfindelse er blevet beskrevet i forbindelse med specifikke udførelsesformer, kan forskellige forbedringer og forbedringer foretages uden at afvige fra ånden og omfanget af opfindelsen. Derfor er den foreliggende opfindelse ikke begrænset til kravene.
2024 1. decemberUge WBM-produktanbefaling:
Rullende dies:
Som en af de professionelle værktøjsproducenter, leverer rullematrice med høj hårdhed, hurtig levering og god service.
https://www.bearingroller.com/tools/rolling-dies.html
