專利名稱：大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛工藝的制作方法
技術領域：
本發明專利屬于金屬成形技術領域，具體涉及ー種大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛エ藝。
背景技術：
葉輪蓋盤和輪盤是離心風機的主要組成部分，他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。目前的葉輪蓋盤和輪盤制造方法是機械加工方法，就是先鍛造ー個圓餅毛坯，再 對其進行車削成蓋盤或輪盤。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。采用純機械加工方法存在材料利用率很低(小于10%)，后續機械加工量大，制造成本高和周期長等問題。例如某一型號蓋盤，其材料為FV520B不銹鋼，該材料為專用材料其價格很貴(價格為每噸超過3萬元)，蓋盤零件重69Kg，采用機械加工時使用的圓柱形坯料重1250Kg材料利用率僅為5. 5%。若采用整體一次模鍛方法直接鍛造出蓋盤，其材料利用率可大幅提高。然而由于大型離心風機的蓋盤直徑大，通常大于1200_，整體模鍛カ很大(超過4萬噸)，對鍛造設備噸位要求太高。若采用局部鍛打方法，可以降低鍛造カ，然而金屬變形不均勻，鍛件質量不高，且鍛造時間長。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。同吋，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，為成形エ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エ藝的出現和發展。
發明內容
為了解決使用昂貴材料的大型盤類件(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、機械加工量大和制造成本高等問題，本發明的目的在于，提供ー種大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛エ藝，該エ藝采用了翻邊，彎曲及局部鐓粗エ藝來制造大型離心風機用葉輪蓋盤。為了實現上述任務。本發明采取如下的技術解決方案ー種大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛エ藝，其特征在于，按下列步驟進行I)采用帶中心孔的環形板料作為坯料，對環形板的中心孔部位進行翻邊，將中心孔部位的局部材料成形出一定高度的凸臺；2)將經過翻邊后的エ件用彎曲エ藝成形出エ件中心孔外側的錐面；3)采用局部鐓粗エ藝使翻邊后中心孔的孔壁高度降低，使得中心孔的壁厚増加，以滿足葉輪蓋盤內孔直徑與壁厚尺寸的要求。
上述凸臺外側有8度的傾斜度,工件厚度從中心孔向外遞減,外側最薄處為4_。所述的坯料為不銹鋼、碳鋼、鈦合金和高溫合金其中一種。本發明的大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛工藝，采用板材成形，成形葉輪蓋盤的外直徑大，可達1300_以上，獲得的大型離心風機用葉輪蓋盤有8度的斜錐部分。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提高I倍以上，并大幅降低機械加工量。由于成形中采用的是局部成形，壓彎和局部鐓粗所需的成形力小，可以顯著降低對鍛造設備噸位的要求。
圖I為典型盤類件的板材翻邊彎曲熱鍛成形過程。其中(a)圖為提供開有中心孔的圓板坯料，(b)圖為圓板坯料翻邊，Ce)圖為翻邊后的工件壓彎，Cd)圖為凸臺局部鐓粗， Ce)圖為將前序成形的工件機加為所需的零件。圖2為盤類件的翻邊過程。其中(a)圖為板料翻邊前的裝卡狀態，(b)圖為板料翻邊后的狀態。圖3為翻邊后的板料壓彎及局部鐓粗過程。其中(a)圖為壓彎及鐓粗前的放置狀態，(b)圖為壓彎及鐓粗后的狀態。以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式按照本發明的技術方案，本實施例給出一種大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛工藝，所有工藝均采用熱鍛造成形。雖然在鐓粗區域會出現凹陷(折疊)但可凹度較淺，小于機械加工余量，所以不影響產品的質量。具體實施步驟如下I.采用金屬變形前后的體積不變原理和幾何造型技術對零件進行分析，確定出板材的形狀和尺寸。進而，通過有限元分析軟件對翻邊、彎曲及局部鐓粗過程進行分析，明確各個變形過程中的流動情況。大型盤類件材料可為碳鋼、不銹鋼、鈦合金、高溫合金等。2.大型盤類件的板材翻邊彎曲熱鍛成形過程如下(參見圖I):首先是帶有中心孔的圓形板料準備，坯料可以從軋制出的厚板上切割，也可是相應厚度的圓盤鍛件。其次，將坯料放置到加熱爐中進行整體加熱，加熱到該板材的始鍛溫度，取出加熱后的工件進行翻邊；然后，采用彎曲工藝成形出工件外側的錐面；最后，采用局部墩粗工藝將翻出的凸臺厚度增加，高度降低。當熱鍛完成后，采用機械加工的方法，對鍛件進行粗加工和精加工，直至加工出滿足尺寸要求的零件。其中翻邊工藝的過程如圖2所示。液壓機鍛造工作臺4上放置翻邊凹模3，將工件板料2放置于凹模3中，調整凸模I與板料2和凹模3，使之對中同心，當凸模I向下運動至(b)圖所示位置時，翻邊工序完成。壓彎及局部鐓粗過程如圖3所示。先將壓彎下模7放于液壓機鍛造工作臺4上；再將翻邊后的工件板料2對中放置于下模7上；然后調整壓彎上模6與下模同心并放置于板料2上；最后，壓機錘頭5將上模6下壓，在此過程中板料先彎曲后隨之凸臺被鐓粗，該過程中壓彎和鐓粗工序一次完成。
3.采用該板材翻邊彎曲熱鍛成形出的盤類件為軸對稱結構，且中部厚度要大于邊部。凸臺外側有8度的傾斜度,工件厚度從中心孔向外遞減,外側最薄處為4_。
權利要求
1.一種大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛工藝，其特征在于，按下列步驟進行 1)采用帶中心孔的環形板料作為坯料，對環形板的中心孔部位進行翻邊，將中心孔部位的局部材料成形出一定高度的凸臺； 2)將經過翻邊后的工件用彎曲工藝成形出工件中心孔外側的錐面； 3)采用局部鐓粗工藝使翻邊后中心孔的孔壁高度降低，使得中心孔的壁厚增加，以滿足葉輪蓋盤內孔直徑與壁厚尺寸的要求。
2.如權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述的凸臺外側有8度的傾斜度，工件厚度從中心孔向外遞減,外側最薄處為4_。
3.如權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述的坯料為不銹鋼、碳鋼、鈦合金和高溫合金其中一種。
全文摘要
本發明涉及一種大型離心風機用葉輪蓋盤的板材翻邊鐓粗彎曲熱鍛工藝。該工藝采用加熱后的板材作為原料，對此板料先開孔、內孔翻邊、整體彎曲及翻邊后內孔壁局部鐓粗工藝路線來制造葉輪的蓋盤。大型離心風機用葉輪蓋盤的直徑大，具有較大內孔，厚度差別大且外側具有一定斜度。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材料利用率可提高到現工藝的2倍以上，所需的薄板坯重量僅為采用切削加工鍛件的一半。并且，采用該新的工藝方法生產率高，同時能提高產品的機械性能。
文檔編號B21D19/00GK102744569SQ20121020799
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, 劉建平, 周成武, 張海存, 張琦, 王斗, 程超, 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