專利名稱：大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬成形技術領域，涉及一種成型工藝，特別是一種大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝，該工藝是一種新的大型離心風機用葉輪蓋盤成形方法。
背景技術：
葉輪蓋盤和輪盤是離心風機的主要組成部分，它們的形狀和加工制造質量將直接影響到風機的工作性能。在離心風機中蓋盤和輪盤是成對配合使用的，兩者的中間為葉片。一臺離心風機有時也會用到多組的蓋盤和輪盤。大型離心風機是我國冶金、石油、化工和制 藥等行業的主要設備。目前，葉輪蓋盤和輪盤的制造方法采用的是機械加工，包括粗加工和精加工兩個工序。葉輪蓋盤和輪盤所用材料主要為不銹鋼等強度高且耐腐蝕材料。采用將圓柱鍛件純機械加工的方法存在材料利用率很低、后續機械加工量大、制造成本高和金屬流線被切斷等問題。隨著風機產業競爭的日益激烈，如何采用新型制造方法生產出低成本、高質量的葉輪蓋盤顯得尤為重要。同時，隨著現代計算機和數值模擬技術的發展，采用有限元分析軟件，如DEF0RM，FORGE和ABAQUS等可以對鍛造中金屬的變形過程進行分析，為成形工藝參數的制定和模具的設計提供依據。從而，推動了葉輪蓋盤新制造工藝的出現和發展。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝，可以解決大型盤類件(特別是小批量生產)在機械加工制造中所存在的材料利用率低、機械加工量大、制造成本高和金屬流線被切斷等問題。為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案—種大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝，其特征在于，該工藝包括下列步驟I)首先將所需體積的棒料，在采用鐓粗工藝將棒材鍛造成圓餅鍛件；2)然后在圓餅鍛件上沖出中心圓孔，并將孔徑擴大至規定尺寸；3)再采用旋鍛胎模將帶有中心圓孔的圓餅鍛件鍛造出凸臺，所述的旋鍛胎模包括一個胎模，胎模內徑上有可更換的墊板和壓環，壓環位于墊板上，墊板和壓環的厚度之和為胎模的厚度；4)最后采用壓彎模具成形出錐面；所述的壓彎模具，由連接軸、下模具、下模導套、上模導套和上模具組成，其中，所述的下模具為錐形，上模具內的型腔與下模具和下模導套的形狀相匹配，上模具與上模導套之間通過臺肩配合，連接軸與下模具和下模導套之間為間隙配合。采用本發明的大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝，由于成形方法中采用擴孔與旋轉鍛造相結合的方法，所成形葉輪蓋盤的外直徑大，可達1200mm以上，蓋盤中部有孔和凸臺，且凸臺外側蓋盤有一定錐度，大約為8度，工件厚度從內到外遞減，外側最薄處可達4_。該蓋盤的材料可為不銹鋼、碳鋼、鈦合金和高溫合金等。成形出鍛件的金屬流線與蓋盤傾斜度一致，改善了現用切斷零件的部分金屬流線的工藝(將鍛件圓餅機加切削成蓋盤)，提高了零件的機械性能，達到節約材料，降低所使用鍛造設備的噸位規格，以實現小設備完成大鍛件。和現有技術相比，制造成本顯著下降，與機械加工方法相比，可以使材料利用率可達15%以上，并大幅降低機械加工量，成形大型輪蓋所需的鍛壓設備噸位小，成形出的蓋盤金屬流線未被切斷，其機械性能高。
圖I為本發明中的蓋盤鍛件制造流程示意圖。圖2為本發明的擴孔裝置結構示意圖。其中，(a)是主視圖，(b)是(a)的側視圖； 圖3為本發明的旋鍛胎模示意圖。圖4為圖3中的I處局部放大圖；圖5為壓彎模具結構示意圖。圖6是采用旋鍛胎模進行鍛造凸臺的操作示意圖；其中，(a)是主視圖，(b)是(a)的側視圖；圖7是采用壓彎模具操作示意圖。以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式本實施例給出一種大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝，以棒材為坯料，經鐓粗、沖孔、擴孔后，將鍛件利用旋鍛胎模鍛造出帶凸臺的鍛件，再將該鍛件采用壓彎模具成形出錐面，使其錐度與所設計蓋盤傾斜度一致。具體工藝過程如圖I所示，包括以下步驟a、下料切取所需體積的棒料；b、鐓粗將棒料加熱到該材料的始鍛溫度后，用自由鍛錘或壓機鍛造成圓餅鍛件；C、沖孔利用直徑0 200mm的沖頭對繳粗后的圓餅還料沖出中心圓孔；d、擴孔將沖孔后的工件進行馬架擴孔；e、旋轉胎模鍛造將擴孔后的圓餅鍛件放置于旋轉工作臺上，利用旋鍛胎模進行鍛造，鍛造出凸臺；f、壓彎將旋鍛后帶凸臺的工件置于壓彎模具中，進行壓彎。通過上述工藝步驟，完成了蓋盤的鍛件成形過程。用這種成形工藝制造成的蓋盤鍛件經過后續機械加工，即可成為離心風機葉輪的蓋盤。擴孔工藝所用裝置如圖2所示，包括上砧1，芯軸2，空心坯料3，馬架4。在擴孔過程中，將芯軸2穿過空心坯料3內孔而架在馬架4上，然后使空心坯料3每轉過一個角度壓下一次，這樣便逐漸將坯料的壁厚壓薄，內外徑擴大。旋轉胎模的結構如圖3和圖4所示，包括胎模31，胎模31內徑上有可更換的墊板32和壓環33，壓環33位于墊板32上，墊板32和壓環33的厚度之和為胎模31的厚度；壓環33和墊板32根據鍛件的臺階的直徑和厚度可以分為多種規格，使用時根據需要進行更換。壓環33的厚度和內孔直徑可以根據鍛件臺階的尺寸確定。胎模31內孔與壓環33和墊板32的角度a為8° 10°，壓環33內孔的錐度b為5° 10°，胎模31內孔與壓環33和墊板32的間隙s為0. 5 1mm。壓彎模具結構如圖5所示，壓彎模具由連接軸51、下模具52、下模導套53、上模導套54和上模具55組成，其中，下模具52為錐形，上模具55內的型腔與下模具52和下模導套53的形狀相匹配，上模具55與上模導套54之間通過臺肩配合，連接軸51與下模具52 和下模導套53之間為間隙配合。利用旋轉胎模鍛造凸臺的操作如圖6所示，圖中，61為壓機錘頭，62為擴孔后的工件，63為旋轉胎模，64為壓機的旋轉工作臺。旋鍛的過程為將旋轉胎模63放到壓機的旋轉工作臺64上；將工件62加熱至其材料的始鍛溫度后放到的旋轉胎模63內，并調整工件62、旋轉胎模63和旋轉工作臺64使三者對中同心；壓機錘頭61下壓一次工件62后，壓機錘頭61提起，旋轉工作臺64旋轉一個工步角度，壓機錘頭61再次下壓，旋轉工作臺64再次旋轉一個工步角度，如此循環到合格尺寸為止。利用壓彎模對工件壓彎的操作如圖7所示，圖中的標記表示連接軸51、下模52，下模導套53、上模具55，壓機錘頭61、旋鍛后的工件71，壓機的工作臺64。操作過程為將下模具52放于工作臺64上；將工件71套在下模具52上并調整對中；將上模具55調整到與下模具52對中的位置后，放到工件71上；壓機錘頭61下壓上模55，直至工件成形。在以上操作過程中，工件溫度若降低到其材料的終鍛溫度后，須再次將其加熱至始鍛溫度，方可進行后續操作。
權利要求
1.一種大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝，其特征在于，該工藝包括下列步驟 1)首先將所需體積的棒料，在采用鐓粗工藝將棒材鍛造成圓餅鍛件； 2)然后在圓餅鍛件上沖出中心圓孔，并將孔徑擴大至規定尺寸； 3)再采用旋鍛胎模將帶有中心圓孔的圓餅鍛件鍛造出凸臺，所述的旋鍛胎模包括一個胎模，胎模內徑上有可更換的墊板和壓環，壓環位于墊板上，墊板和壓環的厚度之和為胎模的厚度； 4)最后采用壓彎模具成形出錐面；所述的壓彎模具，由連接軸、下模具、下模導套、上模導套和上模具組成，其中，所述的下模具為錐形，上模具內的型腔與下模具和下模導套的形狀相匹配，上模具與上模導套之間通過臺肩配合，連接軸與下模具和下模導套之間為間隙 配合。
2.如權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述的胎模與墊板和壓環之間的間隙為0.5 1mm，配合錐度為5° 10° ;所述的所述的壓環內孔的錐度為8° 10°。
3.如權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述的下模導套和上模導套可更換；所述的下模導套和上模導套的直徑為多種規格尺寸，適用于不同內孔直徑的葉輪蓋盤。
全文摘要
本發明涉及一種大型離心風機用葉輪蓋盤的棒材鐓粗旋鍛壓彎熱鍛工藝。該方法采用了棒材作為坯料，先對棒材進行下料、鐓粗成圓餅鍛件、中心沖孔、擴孔、利用旋轉胎模鍛造成形凸臺、壓彎成形錐度等工序。目前，蓋盤采用機械加工的方法制造存在其材料利用率很低，不足10%，后續機械加工量大，制造成本高和周期長等問題。采用本發明的新成形工藝方法節材明顯，同時能提高產品的機械性能。
文檔編號B21J13/02GK102744568SQ20121020791
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者喬社寧, 葉長青, 周亞鋒, 周根標, 常軍利, 張琦, 李春滿, 翟武藝, 范淑琴, 趙升噸, 韓曉蘭 申請人:西安交通大學, 西安陜鼓動力股份有限公司