способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками
Классы МПК: | B21K1/36 колес с лопастями |
Автор(ы): | Антонов Е.А. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Новая энергия" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-10 публикация патента:
20.12.2003 |
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оседиагональных изделий типа колес с лопатками для газотурбинных двигателей, газотурбинных установок, турбохолодильных машин и других аналогичных изделий. Способ включает предварительное фасонирование заготовки в верхнем и нижнем штампах на прессе с выталкивателем, последующее формирование заготовки с прямыми лопатками и формообразование изделия в изотермических условиях. Оседиагональное изделие типа колеса с закрученными лопатками и межлопаточной поверхностью с большим и меньшим диаметрами, предварительное фасонирование заготовки осуществляют путем смыкания верхнего и нижнего штампов. В качестве нижнего штампа используют штамп с пуансоном. Формирование заготовки с прямыми лопатками производят перемещением упомянутого пуансона вверх при использовании в качестве его привода выталкивателя пресса, а при окончательном формообразовании изделия прямые лопатки последовательно подвергают закрутке путем фиксации заготовки с прямыми лопатками при расположении точки на меньшем диаметре ее межлопаточной поверхности в нижнем положении, а точки на большом диаметре ее межлопаточной поверхности - в верхнем положении, установки под лопатку со стороны большего диаметра заготовки поддерживающего ложемента, нагрева лопатки со стороны спинки до температуры 700
10oС, последующего ввода со стороны меньшего диаметра заготовки деформирующего ложемента с перемещением его в горизонтальной плоскости по радиусу до упора и термофиксации лопатки в течение 1-2 мин. Использование изобретения ведет к расширению технологических возможностей, снижению себестоимости изготовления и повышению качества изделий. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
Формула изобретения
Способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, включающий предварительное фасонирование заготовки в верхнем и нижнем штампах на прессе с выталкивателем, последующее формирование заготовки с прямыми лопатками и формообразование изделия в изотермических условиях, отличающийся тем, что получают оседиагональное изделие типа колеса с закрученными лопатками и межлопаточной поверхностью с большим и меньшим диаметрами, предварительное фасонирование заготовки осуществляют путем смыкания верхнего и нижнего штампов, в качестве последнего из которых используют штамп с пуансоном, формирование заготовки с прямыми лопатками производят перемещением упомянутого пуансона вверх при использовании в качестве его привода выталкивателя пресса, а при окончательном формообразовании изделия прямые лопатки последовательно подвергают закрутке путем фиксации заготовки с прямыми лопатками при расположении точки на меньшем диаметре ее межлопаточной поверхности в нижнем положении, а точки на большом диаметре ее межлопаточной поверхности - в верхнем положении, установки под лопатку со стороны большего диаметра заготовки поддерживающего ложемента, нагрева лопатки со стороны спинки до температуры (700±10)°С, последующего ввода со стороны меньшего диаметра заготовки деформирующего ложемента с перемещением его в горизонтальной плоскости по радиусу до упора и термофиксации лопатки в течение 1-2 мин.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оседиагональных изделий типа колес с лопатками для газотурбинных двигателей, газотурбинных установок, турбохолодильных машин и других аналогичных изделий. Известен способ изготовления оседиагональных колес с лопатками, предусматривающий ковку цельнометаллической заготовки при температуре полиморфного превращения (для титанового сплава ВТЗ-1 Тп.п![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219012/8856.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219012/8856.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
- невысокое качество изделия, обусловленное нарушением волокна заготовки при прорезании фрезой;
- высокая трудоемкость изготовления, обусловленная большим количеством фрезерных и слесарно-полировальных работ;
- низкий коэффициент использования металла. Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления оседиагональных изделий типа колеса с лопатками для авиационных двигателей с помощью подвижного пуансона, состоящего из центрального элемента и окружающего его кольца в изотермических условиях. Способ предусматривает предварительное фасонирование заготовки при движении вниз центрального элемента пуансона и окончательное формообразование изделия подачей кольца пуансона в том же направлении (см. США, патент 4312211, МПК В 21 К 1/32. Бюллетень "Изобретения в СССР и за рубежом", 10-82, с.67) - ближайший аналог. Недостатками ближайшего аналога являются:
- невысокое качество изделия, обусловленное нарушением механических характеристик материала лопаток при однонаправленном деформировании заготовки, что в свою очередь влияет на срок службы всего изделия;
- ограниченные технологические возможности, так как он позволяет получать изделия только с прямыми лопатками. Техническим результатом заявляемого способа является расширение технологических возможностей за счет изготовления колес с закрученными лопатками, при этом обеспечивается формообразование заготовки с прямыми лопатками и их закрутка при окончательном формообразовании изделия, что позволит снизить себестоимость изготовления и повысить качество изделий. Сущность технического решения заключается в том, что в способе изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, включающем предварительное фасонирование заготовки в верхнем и нижнем штампах на прессе с выталкивателем, последующее формирование заготовки с прямыми лопатками и формообразование изделия в изотермических условиях, согласно изобретения получают оседиагональное изделие типа колеса с закрученными лопатками и межлопаточной поверхностью с большим и меньшим диаметрами, предварительное фасонирование заготовки осуществляют путем смыкания верхнего и нижнего штампов, в качестве последнего из которых используют штамп с пуансоном, формирование заготовки с прямыми лопатками производят перемещением упомянутого пуансона вверх при использовании в качестве его привода выталкивателя пресса, а при окончательном формообразовании изделия прямые лопатки последовательно подвергают закрутке путем фиксации заготовки с прямыми лопатками при расположении точки на меньшем диаметре ее межлопаточной поверхности в нижнем положении, а точки на большом диаметре ее межлопаточной поверхности - в верхнем положении, установки под лопатку со стороны большего диаметра заготовки поддерживающего ложемента, нагрева лопатки со стороны спинки до температуры 700
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
фиг. 1 - штамповочный блок для изготовления оседиагонального изделия в изотермических условиях,
фиг.2 - схема фиксации заготовки при закрутке лопатки,
фиг.3 - схема фиксации заготовки, взятая по линии А-А фиг.2,
фиг.4 - схема закрутки лопаток. Способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками осуществляют следующим образом:
в соответствии с изотермическими условиями предварительно нагретую заготовку 1 устанавливают в нижний штамп 2 (см. фиг.1) и фиксируют на дугообразной поверхности 3 сегментов 4, образующих между смежными боковыми поверхностями ручьи для формообразования лопаток. При этом сегменты 4 фиксируются в нужном положении относительно друг друга установкой торцов 5 на поверхности нижнего штампа 2 и дугообразную поверхность 6 сегментов 4, образуемую торцами будущих прямых лопаток. Включают пресс (на чертежах не показан). Верхний штамп 7 опускают до смыкания с нижним штампом 2, при этом центральная вставка 8 верхнего штампа 7 выжимает нагретый металл в периферийные зоны и формируют ступицу 9 и частично лопатки 10, обеспечивая таким образом предварительное фасонирование заготовки изделия в монолитном исполнении с лопатками 10. Затем включают рабочий ход выталкивателя пресса, под действием которого пуансон 11 нижнего штампа 2 перемещается вверх и формирует окончательно оседиагональное колесо с прямыми лопатками. Подъемом траверсы пресса (на чертеже не показано) верхний штамп 7 поднимают вверх, раскрывают полость штампового блока, приводят в движение пуансон 11 и он поднимает над торцом нижнего штампа 2 полученную заготовку 1 вместе с дугообразными сегментами 4. Заготовку 1 вынимают и подают на закрутку в приспособление (см. фиг.2), снабженное делительным диском (на чертежах не показан). Заготовку 1 фиксируют с помощью втулки 12 и гайки 13 таким образом, что ось заготовки 1 составляет с горизонтальной осью угол, например, в 30o
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
- малый диаметр заготовки
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
- большой диаметр заготовки
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219006/8776.gif)
- угол закрутки лопаток 10 со стороны малого диаметра 41o. Пример 2. Способ осуществляют аналогичным образом, при этом угол фиксации заготовки 1 составлял 30o
![способ изготовления оседиагональных изделий типа колес с лопатками, патент № 2219012](/images/patents/249/2219001/177.gif)
- повысить качество готового изделия за счет сохранения механических характеристик структуры тела лопаток, благодаря последовательной подаче усилия сверху и снизу при смыкании штампов и перемещении пуансона вверх;
- расширить технологические возможности способа за счет изготовления колес с закрученными лопатками, при этом обеспечивается формообразование заготовки с прямыми лопатками и их закрутка при окончательном формоообразовании изделия, что позволит снизить себестоимость изготовления и повысить качество изделий;
- обеспечить высокое качество за счет установки заготовки при определенном положении точек пересечения межлопаточной поверхности и диаметров изделия, что в свою очередь позволяет вводить деформирующий, поддерживающий ложементы и осуществлять плавную закрутку лопаток без изменения структуры пера и нарушения механических характеристик, обеспечить высокий ресурс готового изделия;
- упростить конструкцию штамповочного блока и использовать стандартное прессовое оборудование.