فرآیند جعل قالب و روتاری بسته بندی مطبوعات

چکیده

پرس آهنگری شامل مجموعه ای از قالب ها است که دارای یک قالب ثابت، یک قالب متحرک و یک محدودیت خارجی هستند. قالب متحرک دارای یک صفحه مرجع است که عموماً در صفحه قطعه کار عمود بر محور پرس قرار دارد و سه بلوک بخش متقارن چرخشی که بالای صفحه مرجع بیرون زده اند. هر بلوک سکتور شامل یک زاویه سکتور از یک دیسک با زاویه مشخص است که با زاویه مشخصی از بلوک های سکتور دیگر جدا می شود. مکانیزم پرس شامل یک مکانیسم محرک محوری برای دستکاری قالب متحرک برای حرکت در جهتی موازی با محور پرس و یک مکانیسم نمایه سازی برای دستکاری قالب متحرک برای چرخش حول محور پرس با زاویه چرخش از پیش تعیین شده است.

توضیحات

فرآیند جعل قالب و روتاری بسته بندی مطبوعات

اختراع حاضر مربوط به روش آهنگری برای محصولات متقارن محور عمومی و پرس آهنگری است که در آن محصولات متقارن محوری به صورت مرحله‌ای آهنگری می‌شوند.

در طی فرآیند آهنگری، از دستگاهی به نام پرس آهنگری برای پرس قطعه کار در دو یا چند قالب آهنگری استفاده می شود. شکل تشکیل شده توسط تغییر شکل پلاستیک قطعه کار با شکل قالب آهنگری و مقدار نیروی فشار تعیین می شود. آهنگری ممکن است در یک حرکت پرس کامل شود، یا ممکن است ضربات فشار متعددی وجود داشته باشد تا به تدریج قطعه کار را به شکل مورد نیاز محصول تغییر شکل دهد.

عملیات آهنگری باعث نازک شدن قطعه کار در جهت نیرو می شود و باعث کشیده شدن آن در امتداد یک صفحه عمودی و در نتیجه تغییر شکل به شکل آهنگری نهایی می شود. شکل نهایی آهنگری قطعه کار به طور اجتناب ناپذیری با شکل محصول نهایی متفاوت است. زیرا به طور کلی، جعل دقیق قطعه کار به شکل نهایی محصول مورد نیاز غیرممکن یا غیر عملی است. درجه تقریب بین شکل آهنگری نهایی و شکل محصول مورد نیاز تا حدی دشواری عملیات آهنگری را تعیین می کند. جعل یکنواخت کل سطح نمای مسطح قطعه کار نسبتاً ساده است که به آن آهنگری مسطح می گویند. با این حال، در موارد معمولی که شامل قطعات کار با شکل پیچیده است، آهنگری مسطح مقدار زیادی از مواد را باقی می‌گذارد که برای دستیابی به شکل دقیق محصول مورد نیاز نهایی، باید برش داده شود. در روش آهنگری پیشرفته‌تر، قطعه کار به شکل شبکه نزدیک (NNS) آهنگری می‌شود که تقریباً شکل قطعه کار نهایی را دارد، اما عمداً اندازه آن را برای آزمایش اولتراسونیک کمی بزرگ‌تر می‌کند، و مواد کافی برای سازگاری با تغییر شکل در طول عملیات حرارتی و نهایی حذف می‌شود. کمک هزینه برش در این روش آهنگری NNS مقدار فلزی که باید قطع شود نسبتاً کم است. آهنگری NNS به خلاقیت بیشتری در طراحی فرآیندهای آهنگری نسبت به آهنگری مسطح نیاز دارد.

آهنگری به طور گسترده در عملیات های مختلف برای تولید محصولات کوچک یا بزرگ استفاده می شود. برای تغییر شکل قطعه کار، پرس آهنگری باید نیروی مورد نیاز را تامین کند. تولید محصولات بزرگ بسیار پیچیده است، زیرا هر چه محصول بزرگتر باشد، فشار آهنگری مورد نیاز بیشتر است. بنابراین برای تکمیل آهنگری به پرسهای آهنگری بزرگتر و گرانتر نیاز است. همانطور که گفته شد، آهنگری NNS معمولاً به فشار آهنگری بیشتر از آهنگری مسطح نیاز دارد و بنابراین به پرس آهنگری بزرگتر نیاز دارد.

در بعضی موارد ، لازم است محصولی تولید شود که ابعاد و مواد ساختاری آن فراتر از ظرفیت مطبوعات جعلی موجود باشد. برای جعل این محصول ، به خوبی شناخته شده است که می توان از عملیات جعلی برای انجام Forging Step در قطعه کار استفاده کرد. در مرحله جعل ، طراحی Forging می میرد و عملکرد مطبوعات جعلی به شرح زیر است: در هر زمان معین ، فقط بخشی از قطعه کار جعل می شود و پس از هر قسمت از جعل ، قطعه کار نسبت به جعل حرکت می کند در مراحل بمیرید ، در نهایت دستیابی به جعل کامل کل قطعه کار. متأسفانه ، جعل قالب باز و فرفورژه باز به صورت گام به گام نمی تواند برای اکثر محصولات تقریباً به شکل نهایی برسد ، زیرا قطعات بدون محدودیت موجود در قطعه کار می توانند به جای شکل نهایی تقریباً به هر اندازه و شکل گسترش یابد.

در یک کاربرد، قطعه کار در یک دیسک توربین متقارن محوری برای استفاده در توربین های گازی بزرگ زمینی ساخته شد. قطر این دیسک توربین 70-96 اینچ یا بزرگتر است. آنها از فولاد آلیاژی بالا بر پایه نیکل یا آهن ساخته شده اند و نمی توان آنها را حتی در پرس با ظرفیت 50000 تن به شکل نهایی مورد نیاز درآورد. خواص مکانیکی مورد نیاز برای شکل، اندازه و دیسک توربین نهایی متقارن محوری شکل نهایی کاملاً دقیق است. برای این نوع دیسک، تکنولوژی گام فورج موجود نمی تواند این الزامات را برآورده کند.

بنابراین، یک روش بهبود یافته برای جعل محصولات متقارن محوری بزرگ مورد نیاز است. اختراع حاضر می تواند این نیاز را برآورده کند و ویژگی های مربوطه را بیشتر ارائه دهد.

اختراع حاضر یک پله را برای جعل مطبوعات و یک فناوری برای تولید محور بزرگ محور در نزدیکی بخش های شکل نهایی فراهم می کند. شکل ، اندازه و خصوصیات مکانیکی بخشش ها برای عملیات دقیق مانند برش نهایی دیسک های توربین بزرگ زمینی مناسب است. در عملیات فورج نهایی ، تنها بخشی از قطعه کار در طی هر سکته مغزی با فورج در تماس است ، بنابراین اندازه قطعه کار ممکن است از ظرفیت جعل مطبوعات موجود باشد. در مقایسه با روشهای موجود ، میزان برش نهایی مورد نیاز برای محصول به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. مورد دوم مهم است زیرا بخش عمده ای از هزینه های جعل ، مصرف مواد قطعه کار است که یک فولاد آلیاژ بالا بر پایه نیکل است. کاهش مقدار مواد مورد نیاز برای برش ، همچنین هزینه تولید محصول را کاهش می دهد.

با توجه به اختراع حاضر ، از روش جعل کار می توان برای عملکرد قطعات اصلی اصلی که قطعه های محوری دیسک شکل با سطح نمای مسطح هستند ، استفاده کرد. این روش شامل جعل کل سطح نمای مسطح در ابتدا کار اصلی است ، و سپس قدم زدن اولین قطعه کار جعلی را قدم می گذارد تا آن را به شکل نهایی جعل تبدیل کند. در اولین عملیات جعل ، یک مردن (نوع غیر مرحله ای) که کل سطح نمای مسطح را پوشش می دهد ، برای جعل قطعه اصلی استفاده می شود. قسمت داخلی شعاعی قطعه کار برای تقریب کانتور نهایی جعل نهایی جعل شده است ، اما قسمت بیرونی شعاعی قطعه کار به کانتور جعلی نهایی جعل نمی شود. در فرآیند فورج مرحله بعدی ، قسمت بیرونی شعاعی قطعه کار برای اولین بار قدم به شکل فورج نهایی می شود ، بدون تغییر شکل قابل توجهی در قسمت داخلی شعاعی قطعه کار ، اگرچه ممکن است تغییر شکل درونی شعاعی نسبتاً کمی در قطعه کار وجود داشته باشد روند جعل مرحله.

اختراع حاضر از فناوری فورج قالب بسته استفاده می کند که می تواند محصولاتی با اشکال شعاعی بزرگتر و اساساً متقارن محوری در مقایسه با فناوری فورج قالب غیر پله بسته معمولی جعل کند. حداکثر ظرفیت آهنگری یک پرس آهنگری با حداکثر اندازه محصولی که می تواند توسط یک پرس آهنگری قالب بسته آهنگر شود تعیین می شود. استفاده از آهنگری قالب بسته گام به گام باعث می شود محصولات بزرگتر (اما در غیر این صورت یکسان) با استفاده از شرایط پرس و آهنگری یکسان جعل شوند. با توجه به این جنبه از اختراع حاضر، روش آهنگری قطعات کار بزرگ شامل مراحل زیر است: پیکربندی یک پرس آهنگری با حداکثر ظرفیت آهنگری کافی برای آهنگری محصولات متقارن محوری با بزرگترین اندازه نهایی با استفاده از آهنگری قالب بسته. این روش همچنین شامل تهیه قطعات کار متقارن محوری و در شرایط خاص آهنگری، استفاده از قالب بسته در پرس آهنگری برای انجام آهنگری مرحله ای روی قطعات کار می شود که باعث تغییر شکل آنها به محصولات آهنگری پله ای می شود. این محصول دارای سایز نهایی آهنگری پله ای است که از بزرگترین سایز نهایی فورج غیر پله ای بزرگتر است. برای انجام مقایسه های مربوطه، سایر شرایط آهنگری مانند مواد، دما، مقدار آهنگری و شباهت هندسی یکسان است، فقط اندازه قطعه کار و قالب با هم تفاوت دارند. "اندازه" به بعد شعاعی است که از محور تقارن به سمت بیرون اندازه گیری می شود.

آهنگری گام به گام، ترجیحا قالب بسته گام به گام آهنگری، برای تشکیل یک شکل آهنگری تقریبا نهایی که تقریباً محصول نهایی مورد نیاز است، اما با ابعاد کمی بزرگتر برای آزمایش اولتراسونیک، و برای حذف مواد اضافی برای تطبیق با تغییر شکل در طول عملیات حرارتی استفاده می شود. برش نهایی پرس قالب باز قالب و فناوری موجود نمی تواند شکل نهایی را در این کاربرد ایجاد کند، بنابراین لازم است یک پرس قالب بسته و فن آوری برای آهنگری قطعات کار متقارن محوری، معمولاً دیسکی شکل که در فرآیند آهنگری اولیه آهنگری می شوند، ایجاد شود.

با توجه به این جنبه از اختراع حاضر ، یک مطبوعات جعلی شامل یک قالب ثابت است که دارای یک سطح مرده ثابت و یک قالب متحرک است که دارای سطوح قالب متحرک است که بر خلاف سطح قالب ثابت در امتداد محور مطبوعات است اما از یکدیگر فاصله دارند با فاصله مشخصی سطح قالب ثابت می تواند صاف باشد ، یا می توان آن را بر اساس شکل سطح قطعه کار که در آن قالب قرار دارد تکرار کرد. سطح قالب متحرک شامل یک سطح مرجع واقع در سطح قطعه کار عمود بر محور مطبوعات و حداقل یک بلوک بخش ، ترجیحا سه بلوک بخش متقارن چرخشی است که دقیقاً از سطح مرجع بیرون زده است. هر بلوک بخش شامل یک دیسک فن شکل به موازات محور مطبوعات و داشتن زاویه فن شکل نسبت به محور مطبوعات است. بیش از یک بلوک بخش وجود دارد و هر بلوک بخش با زاویه خاصی از بخش های دیگر جدا می شود. همچنین یک محدودیت فرمت حلقوی خارجی برای جلوگیری از گسترش شعاعی قطعه کار در هنگام فشرده سازی بین قالب ثابت و قالب متحرک وجود دارد. یعنی ، جعل به جای جعل قالب باز ، جعل است. محدودیت خارجی ترجیحاً یک دیوار بیرونی دایره ای است که می تواند با قالب ثابت از هم جدا یا یکپارچه شود. فضای محصور شده توسط قالب های ثابت ، قالب های متحرک و محدودیت های خارجی ، حجم قطعه کار را که می تواند در آن قرار داشته باشد ، محدود می کند. مکانیسم فشار شامل یک مکانیسم محوری محوری است که می تواند قالب متحرک را دستکاری کند تا در جهت موازی با محور مطبوعات حرکت کند. و مکانیسم درایو نمایه سازی می تواند قالب متحرک را برای چرخش در اطراف محور مطبوعات با زاویه چرخش مشخص دستکاری کند. اگرچه چرخش و حرکت محوری ممکن است در هنگام جمع شدن قالب متحرک و دیگر در تماس با قطعه کار همزیستی باشد ، حرکت محوری قالب متحرک و حرکت چرخشی مکانیسم درایو نمایه سازی فقط در حالت تبدیل می تواند انجام شود که قالب متحرک انجام شود. با قطعه کار در تماس است.

به طور کلی پرس آهنگری شامل مجموعه ای از قالب ها است که شامل یک قالب ثابت و یک قالب متحرک است که در مقابل قالب ثابت در امتداد محور پرس اما در فاصله معینی از یکدیگر قرار دارد. همچنین یک محدودیت خارجی وجود دارد که به شکل دایره ای در اطراف حجم قطعه کار گسترش می یابد. فضای محصور شده توسط قالب ثابت، قالب متحرک، و محدودیت های خارجی، حجم قطعه کار را که می تواند در خود جای دهد، محدود می کند. حداقل یکی از قالب های ثابت و قالب متحرک دارای شکل بیرون زده در بالای آن است. مکانیسم فشار استفاده شده همان است که در بالا توضیح داده شد.

در تجسم ترجیحی، سه یا چند برآمدگی متقارن به شکل فن در بالای سطح صفحه مرجع قالب متحرک وجود دارد. اگرچه ممکن است گاه به گاه جریان موضعی جانبی و/یا به سمت داخل برای پر کردن شکل تعریف شده توسط بلوک های فن دار وجود داشته باشد، این بلوک های فن شکل، در ارتباط با محدودیت های خارجی که فورج قالب بسته را تشکیل می دهند، باعث تغییر شکل نسبی قطعه کار می شوند و در نتیجه قطعه کار به طور کلی به صورت شعاعی به سمت بیرون جریان دارد. آنها همچنین باعث تغییر شکل در قسمت هایی از قطعه کار بدون بلوک های بخش می شوند تا جریان فلز را القاء کنند.

انتقال از هر طرف هر بلوک بخش به سطح صفحه مرجع در سمت بلوک بخش ترجیحاً باید دارای شیب مایل تقریباً 45 درجه تا 60 درجه باشد. بدون چنین زاویه ای مایل، چین و چروک ها یا ترک هایی ممکن است در سمت بیرونی قطعه کار ایجاد شود که در طول ضربات آهنگری بعدی نمی توان آنها را از بین برد.

در عملکرد پرس آهنگری پله ای، قطعه کار در محلی که در آن قرار می گیرد بارگذاری می شود. پرس آهنگری بخشی از قطعه کار را در اولین ضربه آهنگری در جهت محوری آهنگری می کند. نیروی وارد بر قالب آهنگری آزاد می شود و در همان زمان قالب جمع می شود. مکانیزم درایو نمایه سازی قالب متحرک را به چرخش در اطراف محور پرس با زاویه چرخش مشخصی هدایت می کند و مکانیزم محرک محوری یک ضربه آهنگری دیگر را فراهم می کند. هنگام آهنگری کل قطعه کار، این روند تکرار می شود.

این روش جعلی و جعل پیشرفت در فناوری جعل محصولات بزرگ محور متقارن پیشرفت چشمگیری داشته است. محصولات جعلی دارای یک کانتور نهایی نزدیک هستند و از محصولات تولید شده با استفاده از ماشین های فورج بسته بسته موجود بزرگتر هستند. محصول جعلی در یک کانتور نهایی تقریباً شکل گرفته است ، که باعث کاهش میزان مصرف مواد و برش مواد می شود و از این طریق هزینه محصول را کاهش می دهد.

شکل 1 یک نمودار شماتیک از جریان بهینه فرآیند آهنگری است.

شکل 2 نمای جلوی قطعه اصلی کار است.

شکل 3 نمای جلویی از قطعه کار پس از اولین فرآیند آهنگری بدون مرحله است.

شکل 4 نمای جلویی از قطعه کار پس از اتمام مراحل آهنگری است.

شکل 5 نمای مقطعی از تجهیزات آهنگری اختراع حاضر است.

شکل 6 یک نمای چشم انداز منفجر شده از جعل بدون آماده سازی در شکل 5 است.

شکل 7 نمای بالایی از قالب متحرک است که در امتداد بخش {1}} در شکل 5 گرفته شده است.

شکل 8 یک نمای مقطعی از قالب متحرک است که در امتداد خط 8-8 در شکل 5 گرفته شده است.

شکل 9 نمای جلوی یک مطبوعات بزرگ جعلی با انقباض قالب متحرک است.

شکل 10 نمای جلویی از مطبوعات جعلی است که در شکل 9 نشان داده شده است وقتی که مرده متحرک با قطعه کار تماس می گیرد.

شکل 11 نمای مقطعی از یک تیغه توربین است که به شکل تقریبا نهایی ساخته شده است.

بهترین طرح اجرای فرآیند اختراع حاضر در شکل 1 نشان داده شده است. شماره 80 قطعه کار اصلی است. قطعه کار اصلی را می توان از هر فلز چکش خوار مانند فولاد، آلیاژ آلومینیوم، فولاد با آلیاژ بالا بر پایه آهن، فولاد با آلیاژ بالا بر پایه نیکل یا آلیاژ تیتانیوم ساخته شد. ابعاد قطعه کار اصلی به شرح زیر است: دارای فلز کافی برای تغییر شکل به شکل آهنگری نهایی در جایی که فلز به سمت آن جریان می یابد. طراحی قطعه کار اصلی می تواند از هر تکنیک طراحی جریان فلز شناخته شده استفاده کند. همانطور که در شکل نشان داده شده است، برای دیسک توربین مبتنی بر زمین متقارن محوری که مخترع به طور خاص نگران آن است، قطر نهایی آن تقریباً 70-96 اینچ و ضخامت آن حدود 20 اینچ است. قطعه کار اصلی متقارن محوری آن 90 بدنه ای استوانه ای به قطر حدود 31 اینچ و ارتفاع حدود 65-75 اینچ است. قطعه کار اصلی 90 دارای یک سطح نمای پلان اصلی 92 است که سطح انتهای قطعه کار است که قالب آهنگری در طول اولین فرآیند آهنگری با آن تماس می گیرد.

شماره 82، قطعه کار اصلی ابتدا با استفاده از فرآیند آهنگری غیر مرحله ای عمومی آهنگری می شود. در اولین عملیات آهنگری، زمانی که تغییر شکل انجام می شود، قالب آهنگری اساساً کل سطح نمای مسطح 92 را می پوشاند. قالب آهنگری می تواند یک قالب بسته یا یک قالب باز باشد، اما بهتر است از قالب بسته استفاده شود. شکل قالب آهنگری در آهنگری اول اساساً صاف است، اگرچه سطح مقطع ممکن است شکل مشخصی در وسط داشته باشد. از آنجایی که فلز عمدتاً به صورت شعاعی به سمت بیرون جریان می یابد، قطعه کار به سمت شکل نهایی مورد نیاز تغییر شکل می دهد. به منظور محدود کردن شکل قطعه کار آهنگری، چندین فرآیند فرعی و گرم کردن مجدد قطعه کار در محدوده اولین عملیات آهنگری 82 وجود دارد. بهتر است قالب، قسمت داخلی شعاعی 94 قطعه کار 90 را به شکل نهایی خود تغییر شکل دهد. . بخش توپی تعیین شده همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. با این حال، سعی نکنید قسمت بیرونی شعاعی 96 قطعه کار 90 را به شکل نهایی خود در آورید. اگر اولین آهنگری یک قالب باز باشد، قسمت بیرونی شعاعی 96 به شکلی شبیه یک کره تغییر شکل می‌دهد، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. اگر یک قالب بسته باشد، شکل ثابت‌تری پیدا می‌کند. اغلب غیرممکن است که قسمت بیرونی شعاعی 96 قطعه کار را به شکل نهایی خود درآورید زیرا توانایی آهنگری پرس آهنگری برای تغییر شکل فلز به شکل تقریبا نهایی مورد نیاز کافی نیست.

پس از اتمام اولین آهنگری 82، مرحله بعدی استفاده از قالب بسته برای آهنگری قطعه کار به صورت مرحله ای است. تجهیزات و فناوری آهنگری مرحله مورد نیاز هنوز در دسترس نیست. بحث زیر در مورد پرس آهنگری و فناوری است که توسط مخترع تحقیق شده است. در پرس آهنگری پله ای، قالب آهنگری فقط با بخشی از سطح نمای مسطح قطعه کار 90 تماس می گیرد. در حالت ایده آل، بیشتر نیروی آهنگری باید بر روی قسمت حلقه فن قسمت بیرونی شعاعی 96 قطعه کار متمرکز شود. ممکن است مقداری آهنگری در قسمت داخلی شعاعی 94 وجود داشته باشد، نیروی آهنگری و تغییر شکل نسبتاً کمی را تجربه می کند. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، هنگامی که مرحله آهنگری مرحله 84 تکمیل شد، قطعه کار به محصول نهایی تقریباً تغییر شکل داده می شود، که دارای یک بخش بیرونی شعاعی است که عمدتاً در فرآیند 82 آهنگری شده است. این روش بهترین است، اما روش های موجود در زیر نیز امکان پذیر است. شرایط دیگر، مانند مرحله 82 برای تعیین شکل نهایی قسمت بیرونی شعاعی 96، یا مرحله 84 برای تعیین شکل نهایی قسمت داخلی شعاعی 94.

شماره 86 یک مرحله اختیاری برای عملیات حرارتی محصولات با شکل نهایی است ، اما ترجیح داده می شود این مرحله را داشته باشید.

فرآیند موجود در ترکیب اولین فورج غیر مرحله به مرحله و جعل پله بسته برای جعل کاری های بزرگ و پیچیده به شکل های نهایی تقریباً توسعه یافته است. این فرآیند برای جایگزینی تمام تکنیک های جعلی کلی در نظر گرفته نشده است ، زیرا اجرای آن گران تر از جعل عمومی غیر مرحله است. با این حال ، به دلیل محدودیت در ظرفیت فشار مطبوعات جعلی یا دلایل دیگر ، روند جعل عمومی نمی تواند به شکل دیسک نهایی جعلی دست یابد. بنابراین ، این روش کاربردی است و می تواند ساختار شکل نهایی تقریباً از بندهای بزرگ را بدست آورد و به صرفه جویی در اجتناب ناپذیر در مواد ، پردازش برش و سایر هزینه ها برسد.

همانطور که اشاره شد، تجهیزات گام فورج برای فرآیندهای فوق الذکر و سایر کاربردها توسعه یافته است. شکل 5 یک پرس آهنگری 20 با یک قالب ثابت 22 و یک قالب متحرک 24 را نشان می دهد. قالب پایینی یک قالب ثابت 22 را نشان می دهد، در حالی که قالب بالایی یک قالب متحرک 24 را نشان می دهد، اگرچه می توان آن را در جهت مخالف نیز مرتب کرد. با توجه به قرار گرفتن قطعه کار روی قالب زیرین، قالب پایینی یک قالب ثابت 22 است. قالب ثابت 22 دارای سطح قالب ثابت 26 و قالب متحرک 24 دارای سطح قالب متحرک 28 است. سطح قالب ثابت 26 و قالب متحرک سطح 28 در امتداد محور 30 ​​پرس مخالف یکدیگر هستند، اما با فاصله مشخصی از یکدیگر جدا می شوند. قالب های 22 و 24 معمولاً ترجیحاً متقارن محوری هستند، اگرچه سطوح آنها ممکن است متقارن محوری نباشد و ممکن است با ویژگی های غیر پله ای جایگزین شوند. قطعه کار 32 بین قالب های 22 و 24 قرار می گیرد.

محدودیت بیرونی شعاعی 34 به شکل یک دیوار گسترش حلقوی در اطراف محیط قطعه کار گسترش می یابد. قالب‌های 22 و 24 و دیواره حلقوی 34 یک قطعه کار قالب بسته را تعریف می‌کنند که موقعیت 36 را در خود جای می‌دهد که می‌تواند به طور کامل قطعه کار 34 را در خود جای دهد. دیوار امتداد حلقوی 34 می‌تواند یک حلقه حلقوی مجزا از قالب ثابت 22 یا یکپارچه با قالب ثابت 22 باشد. از شکل 5 می توان دریافت که قبل از شروع عملیات آهنگری، قطعه کار ممکن است با سطح داخلی 38 دیوار امتداد حلقوی 34 تماس پیدا نکند. در طول فرآیند آهنگری، قطعه کار 32 در جهتی موازی با محور پرس فشرده می شود و به دلیل جریان شعاعی فلز به بیرون، تحت تأثیر قرار می گیرد. انبساط شعاعی تا زمانی که با سطح داخلی دیوار بیرون زده حلقوی 34 تماس پیدا کند، که انبساط شعاعی بیشتر قطعه کار 32 را محدود می کند.

این آهنگری در محدوده حجم محدود جوهره فورج قالب بسته است و به یک مزیت مهم نسبت به آهنگری قالب باز تبدیل شده است. در آهنگری قالب بسته، فلز به صورت شعاعی به سمت بیرون دچار تغییر شکل پلاستیکی می شود و آن را وادار می کند تا به شکلی که توسط قالب و/یا دیوار امتدادی تعریف شده تبدیل شود. از سوی دیگر، در آهنگری قالب باز، تغییر شکل پلاستیکی فلز به صورت شعاعی به سمت خارج محدود نمی شود، به طوری که فلز در طول مسیر با کمترین مقاومت در حین آهنگری بدون تغییر شکل به شکل مشخص، به صورت شعاعی به سمت خارج تغییر شکل پلاستیکی می کند. با این حال، این برای تولید محصولات نزدیک به شکل نهایی ضروری است. بنابراین، آهنگری قالب بسته به نتایجی دست یافت که به دست آوردن آنها با آهنگری قالب باز غیرممکن بود، از جمله ساختارهای نزدیک نهایی با شکل‌های سطحی که توسط قالب آهنگری تعریف شده‌اند.

شکل 6 نماهای مقطعی از قالب های 22 و 24، دیواره حلقوی 34 و قطعه کار 32 را نشان می دهد.

Movable Die 24 در جهت موازی با محور مطبوعات متحرک است و در هنگام سکته مغزی به سمت قالب ثابت حرکت می کند ، همانطور که توسط فلش ​​محوری در شکل 5 نشان داده شده است ، و در اطراف محور مطبوعات 30 به صورت مشخص می چرخد ​​، به عنوان با فلش چرخشی 42 نشان داده شده است. بشر بنابراین ، این حرکات اختیاری است که در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت. هنگامی که قالب متحرک جمع شده و دیگر در تماس با قطعه کار 32 نیست ، می توان حرکات محوری و چرخشی را همزمان تکمیل کرد. قالب متحرک 24 توسط یک مکانیسم فشار 44 منتقل می شود ، که دو نوع حرکات 40 ، 42 را ارائه می دهد. بهترین راه در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

سطح قالب ثابت 26 به طور کلی صاف است. همچنین می توان آن را با یک شکل تقلید جایگزین کرد. در طی فرآیند جعل ، شکل مسطح یا تقلید از سطح قالب ثابت بر روی قسمت کار روبرو (سطح پایین قطعه کار در شکل) فشرده می شود.

دو نوع شکل وجود دارد که به صورت دایره ای بر روی قالب متحرک چیده شده اند. این ویژگی ها را می توان در شکل 5-8 مشاهده کرد. یکی از ویژگی ها این است که حداقل یک سطح مرجع فن شکل 46، ترجیحاً حداقل سه، وجود دارد و تنها سه مورد ترجیح داده می شود. این نواحی سطح مرجع فن شکل 46 اساساً مسطح و معمولاً موازی با صفحه قطعه کار عمود بر محور پرس 30 هستند. ویژگی دیگر وجود تعداد مساوی از بلوک‌های بخش 50 است که سطوح بالایی آن‌ها صاف یا منحنی و موازی با صفحه قطعه کار 48. همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است، صفحه سطح بالایی 52 بلوک سکتور تنظیم شده است. به طور طولی در امتداد محور 30 ​​پرس، از ناحیه صفحه مرجع 46 به سمت سطح قالب ثابت 26. به عبارت دیگر، بلوک بخش 50 از سطح صفحه مرجع 46 بیرون زده است. تعداد مناطق معیار 46 با تعداد بخش مطابقت دارد. بلوک 50.

حداقل باید یک بلوک سکتور 50 وجود داشته باشد و اگر بیش از یک بلوک سکتور وجود دارد، بهتر است این بلوک های سکتور به صورت متقارن با همان تعداد سطح مرجع روی سطح قالب متحرک تنظیم شوند. به این معنا که اگر دو، سه، چهار یا چند بلوک سکتور وجود داشته باشد، هنگام مشاهده از نمای پلان باید به صورت متقارن محوری چیده شوند تا بار نامتقارن پرس آهنگری به حداقل برسد. اگر تعداد بلوک های سکتور کمتر از سه باشد، باید در نظر گرفت که ممکن است بار روی بلوک های سکتور خیلی زیاد باشد و پرس تحت بارهای نامتقارن قرار گیرد. برای پرس با ظرفیت فوق العاده بزرگ که توسط مخترع استفاده می شود، مانند یک پرس 50000 تنی، مهم است که عدم تقارن بار را در نظر بگیرید تا شکل و ساختار مورد نیاز محصول، عمر مفید و پایداری دستگاه و ایمنی به دست آید. از کارگران برای بخش های 50 با سه یا بیشتر بخش، زوایای قوس مربوطه نسبتاً باریک تر می شوند. بنابراین، آنها بیشتر مانند کیسون های فولادی ته دایره ای به فلز گاز می خورند تا اینکه فلز را از طریق آهنگری تغییر شکل دهند و در نتیجه تغییر شکل پلاستیکی قطعه کار بی اثر می شود. این ملاحظات نظری و عملی منجر به اتخاذ سه بلوک بخش 50 و سه منطقه صفحه مرجع پلکانی 46 (همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است) به عنوان انتخاب بهینه می شود، اگرچه استفاده از بلوک های بخش کمتر یا بیشتر 50 در سطح قالب در برخی موارد امکان پذیر است. .

بلوک های فن شکل 50 به صورت متقارن در فاصله مشخصی در اطراف سطح قالب متحرک 28 چیده شده اند و هر بلوک فن شخصی شکل مطابق با زاویه فن است. یکی از مناطق هواپیمای مرجع 46 بین هر بخش 50 قرار دارد و در یک است. زاویه C نسبت به یکی از مناطق هواپیمای مرجع. مجموع زاویه های A از کلیه بلوک های بخش ، به علاوه مجموع زاویه های C منطقه هواپیمای مرجع مورد استفاده ، 360 درجه است.

زاویه A بلوک سکتور گیره دار ترجیحاً بین 45 درجه تا 65 درجه است. اگر A واقعا کوچکتر باشد، ممکن است قالب به دلیل عملکرد کیسون فولادی پایین مدور که در بالا ذکر شد، در قطعه کار گیر کند. اگر در واقع بزرگتر باشد، قالب بیشتر شبیه یک قالب معمولی تخت یا شکل می شود و اثر گشتاور پیچشی توانایی مهر زنی فرآیند آهنگری پله بسیار کم خواهد بود. زاویه C با زاویه A و تعداد بلوک های بخش تعیین می شود.

اشکال هندسی بلوک سکتور 50 در شکل های 7 و 8 نشان داده شده است. بلوک فن 50 یک بلوک دایره ای شکل است و هنگامی که در شکل 7 نشان داده شده است، یک بلوک فن دایره ای است. در نمای مقطع شکل 8، بلوک سکتور 50 شامل سطح جانبی بلوک سکتور شیبدار 58 است که بین سطح بالایی بلوک سکتور 50 و صفحه مرجع 46 قرار دارد. اضلاع 58 این بلوک های فن شکل نیز می تواند باشد. در نمای پلان شکل 7 به صورت برش های کاملاً باریک دیده می شود. ضلع بلوک فن شکل با زاویه D متمایل به سطح بالایی بلوک فن شکل. زاویه شیب مطلوب D تقریباً 45 درجه تا 60 درجه است. اگر زاویه شیب D در واقع کوچکتر از 45 درجه باشد، زاویه A بلوک بخش در واقع بزرگ می شود و اثر گشتاور پیچشی توانایی مهر زنی کاهش می یابد. اگر زاویه شیب D در واقع بیشتر از 60 درجه باشد، می توان اثر گاز گرفتن یا کیسون فولادی پایین دایره ای را مشاهده کرد. در آهنگری پله ای عیوبی مانند چروک و ترک ایجاد می شود که در ادامه به آن ها پرداخته می شود. هنگامی که این عیوب ایجاد می شوند، نمی توان آنها را به طور کامل در آهنگری بعدی یا سایر عملیات از بین برد. قطعه کار 32 بین قالب ثابت 22 و قالب متحرک 24 برای آهنگری با استفاده از فرآیند آهنگری مرحله ای 84 یا سایر فرآیندها قرار می گیرد. در طول اولین ضربه آهنگری، مکانیسم پرس را برای حرکت سطح قالب متحرک 28 به سمت سطح قالب ثابت 26 به کار ببرید. قطعه کار تحت فشاری که در بالا ذکر شد تغییر شکل می دهد. مکانیسم پرس را معکوس کنید و قالب متحرک را از حالت تماس با قطعه کار 32 خارج کنید. مکانیسم پرس 44 را دستکاری کنید تا قالب متحرک حول محور پرس با یک مقدار از پیش تعیین شده در یک حرکت نمایه سازی بچرخد. انتخاب مقدار چرخش به خواص، شکل، محدودیت های مورد نیاز و ابعاد قطعه کار مربوط می شود. مقدار چرخش هر حرکت جابجایی باید کمتر از زاویه A باشد. به عنوان حالت بهینه، مقدار چرخش برای نمایه سازی به طور کلی حدود 40 درجه تا 60 درجه است. در یک سناریوی معمولی، با سه بخش و زاویه A 55 درجه، مقدار چرخش بهینه برای نمایه سازی حدود 40 درجه است. پس از اتمام حرکت چرخشی، در دومین ضربه آهنگری، مکانیزم پرس 44 را برای حرکت قالب متحرک به سمت سطح قالب ثابت 26 به کار ببرید. پس از تغییر شکل قطعه کار، مکانیزم پرس، قالب متحرک 24 را از تماس با قطعه کار 32 جمع می کند. مکانیسم پرس را برای چرخاندن قالب متحرک 24 دستکاری کنید. این فرآیندها چندین بار برای تکمیل آهنگری تکرار می شوند. برای وضعیت بهینه: سه بلوک بخش وجود دارد، زاویه A 55 درجه و مقدار چرخش پرس 40 درجه است. مجموع سه ضربه آهنگری برای تکمیل یک تغییر شکل مورد نیاز است. برای آهنگری های ضخیم و آهنگری با استحکام مواد بالا می توان از تغییر شکل های متعدد استفاده کرد. در طی فرآیند آهنگری، قطعه کار معمولاً در حالت دمای بالا قرار دارد و در طول عملیات آهنگری سرد می شود. در عملیات آهنگری، قطعه کار را می توان هر زمان که لازم باشد دوباره گرم کرد تا تنش کرنش پلاستیک آن کاهش یابد و ریزساختارهای خاصی در قطعه کار به دست آید.

بحث بالا توضیح می دهد که فرم معمولی پرس آهنگری پله ای برای هر دستگاه بارگذاری فشار بالا مناسب است. کاربرد مخترع مربوط به آهنگری پروانه های بزرگ برای توربین های گازی با استفاده از فولاد آلیاژی بالای نیکل یا فولاد آلیاژ تیتانیوم با پرس فورج عمودی قالب بسته 50000 تنی است. اندازه بزرگ قطعه کار و بار زیاد آهنگری ملاحظات خاصی را برای مکانیسم پرس قالب ایجاد می کند.

با اشاره به شکل های 9 و 10، صفحه تکیه گاه بالایی 101 جزء متحرک پرس آهنگری است. سطح پایه 102 توسط پیچ و مهره به صفحه تکیه گاه بالایی ثابت می شود، حلقه 103 توسط پیچ و مهره به سطح پایه 102 ثابت می شود، و یک صفحه نگهدارنده چرخان 104 به صورت چرخشی در حلقه 103 ثابت می شود. دستگاه اتصال قالب فوقانی 105 به ثابت می شود. صفحه پشتیبانی چرخان 104 توسط پیچ و مهره. قالب فوقانی 106، مربوط به قالب متحرک 24 که در بالا ذکر شد، توسط پیچ و مهره به دستگاه اتصال قالب بالایی ثابت می شود. صفحه نگهدارنده چرخان 104 در یک فیکسچر مرکزی 108 ثابت شده است، که می تواند صفحه نگهدارنده چرخان 104 را حول محور 30 ​​پرس بچرخاند و به صفحه تکیه گاه چرخان 104 اجازه دهد تا در حلقه 103 به بالا و پایین حرکت کند. فیکسچر مرکزی 108 مانع می شود صفحه نگهدارنده دوار 104 از حرکت شعاعی نسبت به محور 30 ​​پرس.

صفحه پشتیبانی پایینی 151 قالب پایینی 152 را پشتیبانی می کند که مطابق با قالب ثابت 22 ذکر شده در بالا است. قالب شامل یک قالب پایینی 152 و یک سوراخ حلقوی 154 است. قالب پایینی 152 و سوراخ حلقوی 154 فضای خالی را در قالب پایین تشکیل می دهند و قطعه کار را می توان در حفره قالب زیرین قرار داد.

در حالت جمع شده، موقعیت باز شدن پرس در شکل 9، میز کار دوار بر روی صفحه تکیه گاه 109 ثابت شده در داخل حلقه 103 تنظیم شده است. این صفحات تکیه گاه 109 به میز کار دوار اجازه می دهد تا به راحتی حول محور 30 ​​پرس زیر بچرخد. عمل سیلندر هیدرولیک، در نتیجه حرکت شاخص چرخشی تکمیل می شود. یک حرکت چرخشی پایدار، قابل اعتماد و نسبتاً سریع مشاهده می‌شود که ظرفیت تولید پرس‌های آهنگری را بهبود می‌بخشد و همچنین آهنگری سریع قطعه‌های کار داغ را زمانی که هنوز به اندازه کافی داغ هستند را امکان‌پذیر می‌سازد. روش فوق چرخش را حتی در مکانیزم های پرس آهنگری بزرگ امکان پذیر می کند.

همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است، در طول تماس بین قالب فوقانی 106 و قطعه کار 155، سکوی تکیه گاه چرخان 104 به سمت بالا از صفحه تکیه گاه 109 و در مقابل سطح بالایی سطح پایه 102 رانده می شود. تماس اصطکاکی بین دوار میز کار 104 و سطح پایه 102 چرخش را محدود می کند. همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است، با استفاده از قالب های بدلی مانند قالب های 106 و 153، می توان قطعه کار را از طریق آهنگری قالب بسته به شکل تقریبا نهایی درآورد. پروفیل 160 آهنگری مسطح معمولی به طور کلی مجهز به قالب های مسطح مربوطه برای آهنگری باز است که در اطراف قالب آهنگری نهایی 162 و قطعه کار برش نهایی پیچیده می شود. قالب آهنگری نزدیک به نهایی مجهز به قالب های بدلی 106 و 153 است. در هر مورد، برای تولید محصول نهایی، مواد اضافی باید قطع شود. هم برای آهنگری نزدیک نهایی و هم برای آهنگری مسطح، برش نهایی اجتناب ناپذیر است. با این حال، فرآیند برش نهایی برای آهنگری قالب بسته تقریباً نهایی بسیار کمتر از آهنگری مسطح است. ناحیه سایه‌دار نشان‌دهنده مواد اضافی است که باید از آهنگری قالب باز مسطح، فراتر از آنچه که برای بریده شدن از آهنگری تقریباً نهایی لازم است، بریده شود. در این حالت تقریباً 30 درصد حجم آهنگری تخت است. وقتی قطعه کار از فولاد آلیاژی بالا بر پایه نیکل گران قیمت ساخته می شود، مانند توربین های گازی پرسرعت زمینی، تفاوت بین هزینه خوراک و هزینه ضایعات اضافی مواد فولاد آلیاژی بالا مبتنی بر نیکل ممکن است دلیلی باشد. نسبت نسبتاً بالایی از هزینه کل محصول، مانند 10-20% یا بیشتر. بنابراین، این روش فنی می تواند به صرفه جویی در هزینه متغیر در هزینه مواد و صرفه جویی در هزینه ثابت در آهنگری قطعات کار در فشارهای کمتر نسبت به شرایط دیگر دست یابد.

تولید محصولاتی مانند تیغه های توربین با استفاده از فولاد آلیاژ بالای نیکل به طور کلی هنگامی انجام می شود که قطعه کار در دماهای بالا باشد. به عنوان مثال ، برای جعل تیغه های بزرگ برای توربین های زمینی ، قطر تیغه نهایی {1}} اینچ است ، وزن بیش از 15000 پوند ، ساخته شده از فولاد آلیاژ بالا مبتنی بر نیکل مانند INCONEL706 ، و قطعه کار باید در یک گرم شود کوره گرمایش بالاتر از دمای ذوب آن ، به طور معمول 1825 درجه F. قطعه کار تبلور شده به مطبوعات جعلی منتقل می شود ، و سپس قطعه کار جعل می شود. قطعه کار برای یک دوره زمانی به دمای جامد خنک می شود و سپس زیر دمای جامد سازی قرار می گیرد. هنگامی که قطعه کار خنک می شود ، فشار جعلی مورد نیاز افزایش می یابد و استرس تغییر شکل پلاستیک آن نیز افزایش می یابد ، اما روند جعل گام به گام باعث می شود که جعل ادامه یابد. مرحله آخر سکته مغزی به بهترین وجه در حدود 1750 درجه فارنهایت بالاتر از دمای جامد انجام می شود تا به اندازه دانه نسبتاً کوچک ASTM {6}} برسد. مطالعات متالوگرافی نشان داده است که ساختار متالوگرافی به دست آمده با استفاده از مطبوعات جعلی استپر و فرایند نشان داده شده در شکل 1 اساساً همان است که با استفاده از فرآیندهای جعلی و عملیات حرارتی به دست آمده است (اگرچه این روش نمی تواند با موفقیت بخش های بسیار زیادی از نگرانی ها را در این مورد ایجاد کند. مقاله). بحث فوق به طور خاص مربوط به INCNEL706 است ، یک ماده ترجیحی که در اختراع حاضر استفاده می شود. برای سایر مواد ، فرآیندهای دیگر ممکن است مورد نیاز باشد ، که در محدوده اختراع حاضر قرار می گیرد.

اگرچه این اختراع در رابطه با تجسم های خاص شرح داده شده است ، اما بدون عزیمت از روح و دامنه اختراع ، می توان پیشرفت ها و پیشرفت های مختلفی را انجام داد. بنابراین ، اختراع حاضر محدود به ادعاها نیست.

2024 1 دسامبرتوصیه محصول هفته WBM:

نورد می میرد:

به عنوان یکی از سازندگان ابزار حرفه ای ، با سختی زیاد ، تحویل سریع و خدمات خوب ، نورد را می میرند.

https://www.bearingroller.com/tools/rolling-dies.html