CN102744568A - 大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺。该方法采用了棒材作为坯料，先对棒材进行下料、镦粗成圆饼锻件、中心冲孔、扩孔、利用旋转胎模锻造成形凸台、压弯成形锥度等工序。目前，盖盘采用机械加工的方法制造存在其材料利用率很低，不足10%，后续机械加工量大，制造成本高和周期长等问题。采用本发明的新成形工艺方法节材明显，同时能提高产品的机械性能。

Description

大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺

技术领域

本发明属于金属成形技术领域，涉及一种成型工艺，特别是一种大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺，该工艺是一种新的大型离心风机用叶轮盖盘成形方法。

背景技术

叶轮盖盘和轮盘是离心风机的主要组成部分，它们的形状和加工制造质量将直接影响到风机的工作性能。在离心风机中盖盘和轮盘是成对配合使用的，两者的中间为叶片。一台离心风机有时也会用到多组的盖盘和轮盘。大型离心风机是我国冶金、石油、化工和制药等行业的主要设备。

目前，叶轮盖盘和轮盘的制造方法采用的是机械加工，包括粗加工和精加工两个工序。叶轮盖盘和轮盘所用材料主要为不锈钢等强度高且耐腐蚀材料。采用将圆柱锻件纯机械加工的方法存在材料利用率很低、后续机械加工量大、制造成本高和金属流线被切断等问题。

随着风机产业竞争的日益激烈，如何采用新型制造方法生产出低成本、高质量的叶轮盖盘显得尤为重要。同时，随着现代计算机和数值模拟技术的发展，采用有限元分析软件，如：DEFORM，FORGE和ABAQUS等可以对锻造中金属的变形过程进行分析，为成形工艺参数的制定和模具的设计提供依据。从而，推动了叶轮盖盘新制造工艺的出现和发展。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺，可以解决大型盘类件（特别是小批量生产）在机械加工制造中所存在的材料利用率低、机械加工量大、制造成本高和金属流线被切断等问题。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺，其特征在于，该工艺包括下列步骤：

1）首先将所需体积的棒料，在采用镦粗工艺将棒材锻造成圆饼锻件；

2）然后在圆饼锻件上冲出中心圆孔，并将孔径扩大至规定尺寸；

3）再采用旋锻胎模将带有中心圆孔的圆饼锻件锻造出凸台，所述的旋锻胎模包括一个胎模，胎模内径上有可更换的垫板和压环，压环位于垫板上，垫板和压环的厚度之和为胎模的厚度；

4）最后采用压弯模具成形出锥面；所述的压弯模具，由连接轴、下模具、下模导套、上模导套和上模具组成，其中，所述的下模具为锥形，上模具内的型腔与下模具和下模导套的形状相匹配，上模具与上模导套之间通过台肩配合，连接轴与下模具和下模导套之间为间隙配合。

采用本发明的大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺，由于成形方法中采用扩孔与旋转锻造相结合的方法，所成形叶轮盖盘的外直径大，可达1200mm以上，盖盘中部有孔和凸台，且凸台外侧盖盘有一定锥度，大约为8度，工件厚度从内到外递减，外侧最薄处可达4mm。该盖盘的材料可为不锈钢、碳钢、钛合金和高温合金等。

成形出锻件的金属流线与盖盘倾斜度一致，改善了现用切断零件的部分金属流线的工艺（将锻件圆饼机加切削成盖盘），提高了零件的机械性能，达到节约材料，降低所使用锻造设备的吨位规格，以实现小设备完成大锻件。和现有技术相比，制造成本显著下降，与机械加工方法相比，可以使材料利用率可达15%以上，并大幅降低机械加工量，成形大型轮盖所需的锻压设备吨位小，成形出的盖盘金属流线未被切断，其机械性能高。

附图说明

图1为本发明中的盖盘锻件制造流程示意图。

图2为本发明的扩孔装置结构示意图。其中，（a）是主视图，（b）是（a）的侧视图；

图3为本发明的旋锻胎模示意图。

图4为图3中的Ⅰ处局部放大图；

图5为压弯模具结构示意图。

图6是采用旋锻胎模进行锻造凸台的操作示意图；其中，（a）是主视图，（b）是（a）的侧视图；

图7是采用压弯模具操作示意图。

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本实施例给出一种大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺，以棒材为坯料，经镦粗、冲孔、扩孔后，将锻件利用旋锻胎模锻造出带凸台的锻件，再将该锻件采用压弯模具成形出锥面，使其锥度与所设计盖盘倾斜度一致。

具体工艺过程如图1所示，包括以下步骤：

a、下料：切取所需体积的棒料；

b、镦粗：将棒料加热到该材料的始锻温度后，用自由锻锤或压机锻造成圆饼锻件；

c、冲孔：利用直径￠200mm的冲头对镦粗后的圆饼坯料冲出中心圆孔；

d、扩孔：将冲孔后的工件进行马架扩孔；

e、旋转胎模锻造：将扩孔后的圆饼锻件放置于旋转工作台上，利用旋锻胎模进行锻造，锻造出凸台；

f、压弯：将旋锻后带凸台的工件置于压弯模具中，进行压弯。

通过上述工艺步骤，完成了盖盘的锻件成形过程。用这种成形工艺制造成的盖盘锻件经过后续机械加工，即可成为离心风机叶轮的盖盘。

扩孔工艺所用装置如图2所示，包括上砧1，芯轴2，空心坯料3，马架4。在扩孔过程中，将芯轴2穿过空心坯料3内孔而架在马架4上，然后使空心坯料3每转过一个角度压下一次，这样便逐渐将坯料的壁厚压薄，内外径扩大。

旋转胎模的结构如图3和图4所示，包括胎模31，胎模31内径上有可更换的垫板32和压环33，压环33位于垫板32上，垫板32和压环33的厚度之和为胎模31的厚度；

压环33和垫板32根据锻件的台阶的直径和厚度可以分为多种规格，使用时根据需要进行更换。

压环33的厚度和内孔直径可以根据锻件台阶的尺寸确定。

胎模31内孔与压环33和垫板32的角度a为8°～10°，压环33内孔的锥度b为5°～10°，胎模31内孔与压环33和垫板32的间隙s为0.5~1mm。

压弯模具结构如图5所示，压弯模具由连接轴51、下模具52、下模导套53、上模导套54和上模具55组成，其中，下模具52为锥形，上模具55内的型腔与下模具52和下模导套53的形状相匹配，上模具55与上模导套54之间通过台肩配合，连接轴51与下模具52和下模导套53之间为间隙配合。

利用旋转胎模锻造凸台的操作如图6所示，图中，61为压机锤头，62为扩孔后的工件，63为旋转胎模，64为压机的旋转工作台。

旋锻的过程为：将旋转胎模63放到压机的旋转工作台64上；将工件62加热至其材料的始锻温度后放到的旋转胎模63内，并调整工件62、旋转胎模63和旋转工作台64使三者对中同心；压机锤头61下压一次工件62后，压机锤头61提起，旋转工作台64旋转一个工步角度，压机锤头61再次下压，旋转工作台64再次旋转一个工步角度，如此循环到合格尺寸为止。

利用压弯模对工件压弯的操作如图7所示，图中的标记表示：连接轴51、下模52，下模导套53、上模具55，压机锤头61、旋锻后的工件71，压机的工作台64。操作过程为：将下模具52放于工作台64上；将工件71套在下模具52上并调整对中；将上模具55调整到与下模具52对中的位置后，放到工件71上；压机锤头61下压上模55，直至工件成形。

在以上操作过程中，工件温度若降低到其材料的终锻温度后，须再次将其加热至始锻温度，方可进行后续操作。

Claims (3)

1.一种大型离心风机用叶轮盖盘的棒材镦粗旋锻压弯热锻工艺，其特征在于，该工艺包括下列步骤：

1）首先将所需体积的棒料，在采用镦粗工艺将棒材锻造成圆饼锻件；

2）然后在圆饼锻件上冲出中心圆孔，并将孔径扩大至规定尺寸；

3）再采用旋锻胎模将带有中心圆孔的圆饼锻件锻造出凸台，所述的旋锻胎模包括一个胎模，胎模内径上有可更换的垫板和压环，压环位于垫板上，垫板和压环的厚度之和为胎模的厚度；

4）最后采用压弯模具成形出锥面；所述的压弯模具，由连接轴、下模具、下模导套、上模导套和上模具组成，其中，所述的下模具为锥形，上模具内的型腔与下模具和下模导套的形状相匹配，上模具与上模导套之间通过台肩配合，连接轴与下模具和下模导套之间为间隙配合。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的胎模与垫板和压环之间的间隙为0.5~1mm，配合锥度为5°～10°；所述的所述的压环内孔的锥度为8°～10°。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的下模导套和上模导套可更换；所述的下模导套和上模导套的直径为多种规格尺寸，适用于不同内孔直径的叶轮盖盘。

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