SE457617B - Saett och anordning foer att smida en komponent med ett centralt skivparti och ett flertal daerifraan utskjutande delar - Google Patents

Description

457 10 15 20 25 30 35 617 2 med hög hållfasthet och låg smidbarhet till ett tillstånd med låg hållfasthet och hög smidbarhet innanför en uppsättning av i följd anbringbara sänkelement, och deformeras under tryck innanför uppsättningen av i följd anbringbara element till en första konfiguration och utan att avlägsnas från sänket till en andra konfiguration.

Ett primärt särdrag hos uppfinningen är det rörliga sänket. Det rörliga sänket bildas av minst två element som kan anbringas i följd. I den illustrerade utföringsformen används en centrumskiva och yttre ring. Sänkena drivs i följd för att forma ämnet till en första konfiguration och därefter till en andra konfiguration utan att man drar bort pressen från sänkpaketet. Ett flertal tryckstift sträcker sig nedåt från en navplatta för att förhindra förskjutning av den yttre ringen, när centrumskivan pressas in i det ämne som formas.

En huvudsaklig fördel med föreliggande uppfinning är den ökade förmågan att forma komponenter med komplicerad geometri. Ämnesmaterial formas till en första konfiguration under ett begynnelsesteg för att sörja för förbättrad materialfördelning i ett efterföljande steg. invecklade utskjutande delar, såsom rotorskovlar hos gasturbinmotorer, kan formas till noggrann dimension och kontur vid periferin av en bärande konstruktion. Formning av ämnet till en mellankonfiguration med föredragen materialfördelning möjliggör effektiv efterföljande àterfördelning av materialet i senare steg till utskjutande partier med komplicerad form. Effektiv sekvensanordning av sänkpaketet möjliggörs genom att man initialt håller tillbaka de sänken som senare skall pressas in i ämnesmaterialet. De senare sekvensmanövrerade sänkena bildar en del av formen i tidigare steg, varvid ämnesmaterialet förflyttas till föredragna lägen i den mellanliggande konfigurationen. l Det föregående och andra särdrag och fördelar med föreliggande uppfinning framgår klarare i ljuset av den följande beskrivningen och de bifogade ritningarna där Fig. l är en schematisk återgivning av en smidesanordning, i vilken grundtankarna enligt föreliggande uppfinning kan användas, Fig. 2 är en tvärsektionsvy genom ett parti av anordningen i Fig. l, som visar ett ämnet innehållande sänkpaket i pressen innan smidessekvensen börjat, Fig. 3 är en tvärsektionsvy motsvarande Fig. 2, där ämnet har smitts till en första konfiguration genom inpressning av centriimskivan i ämnet, och Fig. l; är en tvärsektionsvy motsvarande Fig. 2 där ämnet har smitts till en andra och slutlig konfiguration genom inpressning av den yttre ringen i ämnet.

Sätten och anordningarna enligt föreliggande uppfinning har visat sig ha hög användbarhet på smidesområdet, och särskilt vid smide av komponenter med lO 15 20 25 30 35 457 617 3 komplicerad geometri genom de tekniker som beskrivs i US-PS 3 519 503. Detta förfarande är väl lämpat för automatiserad tillverkning såsom den som illustreras i den förenklade återgivningen i Pig. l av en automatiserad smidesanordning. lnuti anordningen bearbetas material med hög hållfasthet och låg smidbarhet till ett tillfälligt tillstånd med låg hållfasthet och hög smidbarhet för att möjliggöra att ämnesmaterial flyter in i sänkhålrum med invecklade konturer eller komplicerad form under smidesförfarandet. Efter smidesoperationen värme- behandlas det färdigbearbetade arbetsstycket för att återställa materialet i dess tidigare tillstånd med hög hållfasthet och låg smidbarhet.

Smidesförfarandet utförs inuti ett inneslutningskärl l0 under en hydrau- lisk press 12. Pressen har ett underlag 14 och ett huvud 16, vilka är anordnade med mellanrum genom ett flertal dragstänger 18. lnneslutningskärlet uppbärs av en konstruktion 20 som sträcker sig uppåt från pressunderlaget. Den övre änden av inneslutningskärlet är förenad med presshuvudet vid en bälg 22.

En hejarskiva 21+ innanför pressunderlaget-lla uppbär en undre sänkkolonn 26 inuti inneslutningskärlet 10. Hejarplattan är rörlig med avseende på inneslut- ningskärlet och är förenad med detta genom en bälg 28. Ett flertal smideshejare 30 inställer plattan och förflyttar plattan uppåt med stor kraft under smidesför- farandet. Smideshejarna är rörliga genom ett hydrauliskt manöverorgan (ej visat).

Ett flertal hejarstopp 32 sträcker sig uppåt från hejarplattan för att begränsa plattans uppåtgående rörelser under smidesförfarandet. En övre sänkkolonn Bli sträcker sig nedåt från presshuvudet in i inneslutningskärlet.

Både den övre sänkkolonnen 34 och den undre sänkkolonnen 26 är uppbyggda av ett flertal plana plattor 36. Den översta plattan 38 i den undre sänkkolonnen och bottenplattan 40 i den övre sänkkolonnen är tillverkade av ett material med låg värmeledningsförmåga, såsom molybden. En stödring 4.2, som också är av material med låg värmeledningsförmåga, såsom molybden, vilar ovanpå plattan 38 i det undre sänket. Ett sänkpaket 44 kan placeras inuti stödringen. Bottenplattan i den övre sänkkolonnen vilar ovanpå sänkpaketet med en sänkmotstående yta vänd mot de rörliga elementen i sänkpaketet. En utbrytningsstämpel 46 sträcker sig uppåt genom den undre sänkkolonnen och stödringen från ett manöverorgan #8. inneslutningskärlet 10 är uppdelat i tre (3) isolerbara kammare: en förvärmningskammare 50, en smideskammare 52 och en nedkylningskammare 54.

En införseldörr 56 avskiljer smideskammaren från förvärmningskammaren, och en utförseldörr 58 avskiljer smideskammaren från nedkylningskammaren.

Förvärmningskammaren 50 har en ventil 60, genom vilken trycket och atmosfären i förvärmningskammaren kan regleras. En laddningsdörr 62 ger 457 617 g 10 15 20 25 30 35 4 tillgång till förvärmningskammaren för placering av sänkpaketen 44 i inneslut~ ningskärlet. Ett förvärmarbord 64 vid änden av en förvärmararm 66 uppbär varje sänkpaket i förvärmarsektionen. Ett upphettningselement 68 är anordnat vid en förvärmningsstation 70 inuti kammaren. Förvärmarbordet och -afmen är avpas- sade för vertikal rörelse genom förvärmningskammaren för att höja upp varje sänkpaket till och genom upphettningselementet. I en typisk utföringsform sträcker sig förvärmararmen uppåt från ett pâ ritningen ej visat hydrauliskt manöverorgan. Ovanför upphettningselementet är en satsbricka 72 vid änden av en satsarm 74 avpassad för horisontell förflyttning tvärs över förvärmningskam- maren. Med förvärmarbordet i upphöjt läge är satsbrickan kapabel att motta sänkpaketet från förvärmarbordet. Med förvärmarbordet i tillbakadraget läge är satsbrickan och satsarmen kapabla att föra sänkpaketet in i smideskammaren.

Horisonteli förflyttning av satsbrickan och satsarmen i en typisk utföringsformg åstadkommes genom ett hydrauliskt manöverorgan som inte visas på ritningen.

Smideskammaren 52 har en ventil 76, -genom vilken trycket och atmosfären i smideskammaren kan regleras. Ett upphettningselement 78 är anordnat vid en smidesstation 80 inuti kammaren. Upphettningselementet är nedre upphettningselement De båda upphettningselementen är vertikalt separerbara för att tillåta tillträde till stödringen 42 ovanpå den undre sänkkolonnen 26. Med upphettnings- elementen åtskilda och den lägre sänkkolonnen tillbakadragen med hejarplattan 24 är utbrytningsstämpeln kapabel att lyfta sänkpaketet 44 från den utsträckta satsbrickan 72 och sänka ned sänkpaketet i stödringen för smide. är vid avslutad smidesoperation hejarplattan àterförbar och u utsträckbar för att höja upp sänkpaketelt ut ur stödringen. ' uppdelat i ett övre upphettningselement 82 och ett 84.

Pâ liknande sätt tbrytningsstämpein Nedkylningskammaren 54 har en ventil 86, genom' vilken trycket och atmosfären i nedkylningskammaren kan regleras. En uttagningsbricka 88 vid änden av en uttagningsarm 90 är avpassad för horisontell förflyttning tvärs över nedkylningskammaren. Uttagningsbrickan och -armen är utsträckbara in i smideskammaren 52 för att motta ett sänkpaket 44 från utbrytningsstämpeln 46.

Nedkylningskammaren har en sänkexpansionsstation 92 och en nedkylningsstation 94. Sänkexpansionsstationen har en övre expansionsring 96 och en nedre expansionsring 98. En expanderarm 100, som sträcker sig uppåt från ett hydraullskt manöverorgan 102, höjer den nedre ekpansionsringen uppåt för att lyfta av ett sänkpaket från üttagningsbrickan. Manöverorganet tvingar vidare ringarna samman för att få elementen i sänkpaketet att brytas loss från det smidda arbetsstycket. En uttagningsdörr 104 ger tillträde till nedkylnings- kammaren för avlägsnande av sänkpaketen. 457 617 5 Ett sänkpaket 44 konstruerat i enlighet med grundtankarna enligt föreliggande uppfinning illustreras av Fig. 2. Sänkpaketet innefattar ett fast sänke 106 med allmänt cylindrisk geometri och med en yttre yta 108, och minst två rörliga sänken, såsom ett första rörligt sänke eller en ring 112 och ett andra rörligt sänke eller en eentrumskiva 110. De första och andra rörliga sänkena är monterade på en gemensam axel med det fasta sänket 106. Det första rörliga sänket har en allmänt cylindrisk geometri med en yttre yta 114. Det andra rörliga sänket är anordnat innanför det första rörliga sänket. De rörliga sänkena har ändytor 116, som i kombination är utformade så att de har omvänd geometri till ena sidan av den komponent som skall formas. Det fasta sänket har en ändyta 118 utformad så att den har omvänd geometri till den andra sidan av komponenten som skall formas.

En perifert löpande krage 120 höjer sig utåt från den cylindriska ytter- ytan hos det fasta sänket. Ett materialämne 122, från vilket arbetsstycket skall smidas, är inrymt mellan de fasta och rörliga sänkena. Ett flertal bågformade sänkesegment 124 är placerade intill varandra i cylindrisk formering kring de fasta och rörliga sänkena och bildar tillsammans med dessa ett hålrum med omvänd geometri till den önskade komponenten inklusive utskjutande partier där detta är ändamålsenligt.

Vart och ett av sänksegmenten 1214 har två perifera sidoväggar 126, som är utformade att i kombination med sidoväggarna hos angränsande segment bilda ett flertal perifert, med mellanrum anordnade hålrum med omvänd geometri till de utskjutande delar som skall formas. Varje segment har en inre bågformad yta 128 innefattande en kanal 130, som sträcker sig tvärs över densamma och som inbördes låser med kragen 120 hos det fasta sänket för att för-hindra snedställning av varje segment med avseende på det fasta sänket. Kragen har minst en avsmalnande sidoyta 132, som möjliggör borttagning av sänksegmenten från kragen längs en önskad dragningslinje (L) från de utskjutande delarna. l ett mer detaljerat sänkpaket, som också illustreras i Fig. 2, innefattar den inre bågformade ytan 128 hos varje segment 121; en andra kanal 134 i området för det rörliga sänket 110. Varje kanal 1314 låser inbördes med en ring 136 med snävt dimensionerad tolerans till densamma för att åstadkomma ytterligare motstånd mot segmentlutning. Som är fallet med kragen har ringen en åavsmalnande sidoyta 138, som möjliggör borttagning av segmenten från ringen längs den önskade dragningslinjen (L). Krag- och ringsärdragen kan användas oberoende av varandra eller i kombination.

Varje sänksegment 124 har vidare en yttre bågformad yta 140 med ett spår 142, som sträcker sig tvärs över densamma för att i kombination med spåren 457 10 l5 20 25 30 35 617 6 hos angränsande segment bilda en yttre kanal, vilken str äcker sig helt kring den cylindriska grupperingen. En vajer 144 löper inuti den yttre kanalen runt sänksegmenten för att hålla samman elementen i sänkpaketet till ett enhetligt aggregat. ' I Fig. 2 illustreras även en anordning inrymd inuti den övre sänkkolonnen 34 för att förhindra förskjutning av det första sänkelementet genom arbets- stycket, när det andra sänkelementet pressas mot arbetsstycket. Anordningen innefattar ett flertal tryckstöd 11.16, som sträcker sig nedåt från en spindelplatta 148 ned till det första sänkelementet. En gemensam stång eller hejare 150 lägesinställer spindelplattan. Hejaren 150 förflyttas genom ett hydrauliskt manöverorgan vid pressens övre del, vilket inte visas.

Smidesmetoden enligt uppfinningen illustreras av de relaterade Fig. 2-15. l Fig. 2 anordnas först grupperingen av segment 1214 kring det fasta sänket 106.

Vajern 144 placeras i spåret 142 och dras åt för att hålla segmenten 124 på plats. Ämnet 122 av material från vilket arbetsstycket skall formas placeras på det upperingen, och det rörliga sänket innehållande det centrala elementet 110 och ringen 112 placeras på ämnet innanför den cylindriska grupperingen för att fullständiga sänkpaketet.

Sänkpaketet placeras i en smideskammare, Fig. l, och höjs i temperatur för att placera ämn tillstånd med låg hållfasthet och hög smídbarhet. Tr det första rörliga sänket eller ringen 112.

Som illustreras av Fig. 3 inpressas det andra rörliga sänket eller centrala sänkelementet ll0 i ämnet 122 för att forma ett arbetsstycke till_ en mellankonfiguration.

Tryckstöden förhindrar förskjutning av ringen ll2_genom det flytande ämnesmaterialet. I konfigurationen har arbetsstyïcket ämnesmaterial fördelat till ett föredraget omradeför efterföljande smide. las material i området R för efterföljande inpressning i skov angränsande sänksegment. fasta sänket innanför den cylindriska gr såsom den som illustreras av esmaterialet i ett tillfälligt yckstöd 1% är placerade mot Exempelvis uppsam- elhålrum men mellan l illustrationen i Fig. ll har trycket på stöden 1146 lättats eller upphävts av kraften från den uppåtgående hejarplattan 24. ringen 112 och det andra rörliga sänket 110 Materialfickan i området R tvingas fullständigt til Det första rörliga sänket eller inpressas samtidigt i ämnet. l ändarna i de utskottsbildande hålrummen mellan angränsande segment, vilket således formar arbetsstycket till den andra eller slutliga konfigurationen. I Även om uppfinningen visats och beskrivits med avseende på detaljerade utföringsformer av densamma, är det uppenbart för fackmannen på området att olika förändringar och utelämnanden vad gäller form och detaljer kan göras i densamma utan att man avviker från uppfinningens grundtanke och omfattning.

Claims (3)

10 15 20 25 30 35 457 617 7 PATENTKRAV

1. Sätt att i en smidespress med en övre rörlig sänkkolonn (311) smida en komponent med ett centralt skivparti och ett flertal integrerat formade utskjutande delar som sträcker sig ut från detta, innefattande stegen att: placera ett ämne (122) på ett fast ändsänke (106), placera på ämnet (122) ett rörligt ändsänke med ett centralt element (110) och ett omgivande element (112) som omskriver det centrala elementet (110), höja temperaturen hos ämnet (122) och hos sänkena (106, 110, 112) till den temperatur vid vilken komponenten skall smidas, utföra ett första pressteg för att forma ämnet (122) till ett arbetsstycke med en mellankonfiguration, hålla arbetsstycket och sänkena (106, 110, 112) vid smidestemperaturen, och utföra ett andra pressteg för att forma arbetsstycket till en slutlig konfiguration under pressning av arbetsstyckmaterial in i utskottsformande hålrum konturerade av sidoväggar hos ett cylindriskt arrangemang av sänk- segment (1214) anordnat kring det fasta ändsänket (106) och det rörliga sänket (110, 112), k ä n n e t e c k n a t av att i det första pressteget presskraft anbringas direkt av den övre sänkkolonnen (314) på det centrala rörliga sänkelementet (110) under nedhållning av det omgivande rörliga sänkelementet (112) för att hindra förskjutning uppåt av det omgivande rörliga sänkelementet (112) på grund av ämnet (122) och med det cylindriska arrangemanget av sänksegment (124) redan placerat kring det fasta ändsänket (106) och det rörliga ändsânket (110, 112), och att i det andra pressteget smideskraft direkt anbringas samtidigt av den övre sänkkolonnen (311) på det centrala och 'det omgivande rörliga sänkelementet (112, 110).

2. Smidesanordning för att utföra sättet enligt patentkravet 1, innefattande ett fast ändsänke (106), ett rörligt ändsänke med ett centralt element (110) och ett omgivande element (112), som omskriver det centrala elementet (110), och en till de rörliga sänkelementen (110, 112) motstâende rörlig sänkkolonn (34), k ä n n e t e c k n a d av tryckstöd (146), som verksamt kan ingripa med det omgivande rörliga sänkelementet (112) för att hindra förskjutning av detta sänkelement (112) på grund av ett på det fasta ändsänket (106) placerat ämne (122), när det centrala rörliga sänkelementet (110) pressas mot ämnet (122) under ett första pressteg, varvid nämnda stöd (146) är fästa vid en tryckplatta (1118) som är rörlig med avseende på sänkkolonnen (311) för att bringa stöden (1116) mot 457 617 8 det omgivande rörliga sänkelementet (l 12).

3. Smidesanordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av en hydraulisk hejare (150) förbunden med tryckplattan (148).