[发明专利]用于刻划铸锭和将其断开的方法和设备

说明书

交叉引用

本申请要求2006年2月20日递交的美国临时申请序列号No.60/743,322的权益，其全部内容并入本文。

技术领域

本发明总体涉及用于将铸锭断开为进行后续加工的单独坯料的方法。另一方面，本发明涉及用于通过刻划铸锭并且使用压力将其断开而将铸锭断开为分离坯料的设备。

背景技术

金属，包括钛、镍和钴的超合金，通常以铸锭形成，以便存储或运输，并且后面通常通过熔化和铸造铸锭或一部分铸锭来形成期望部件。铸锭可使用真空熔制或空气中熔制方法形成，所述方法涉及将熔化的一定量材料注入直立的圆柱状模具中，使所述材料在所述模具中冷却。当材料在模具中冷却时，由于重力形成密度梯度，其中铸锭靠近模具底部密度较大，靠近顶部密度较小。而且，由于模具内材料的不均匀冷却，通常被称为“缩管”的凹部形成在模具顶部。因而，铸锭通常在成分或结构方面不一致，并且多个铸锭相对于彼此不一致。

超合金通常用于航空和医学行业精密部件的形成，例如涡轮叶片和手术植入物。通常的示例性超合金标有例如和等商标。铸锭通常以直径范围为2”到20”并且长度达4英尺或更长出厂。当需要特定量的材料用于期望部件时，铸锭的一部分，通常称为坯料，从铸锭分离用于进一步加工。坯料的长度由所需材料的重量确定。超合金密度非常大，通常密度为约0.3磅每立方英寸。

已知通过使用研磨刀片或锯条来将坯料从铸锭切下以由铸锭形成坯料。在该方法的一种变型中，研磨刀片将铸锭一侧在期望坯料长度处开槽，然后向铸锭加压将其在槽口处断开。但是，已经证明，研磨刀片的使用由于两个原因是不受欢迎的。首先，刀片在铸锭中形成等于刀片厚度的切口，并且损失来自切口的材料。超合金材料的铸锭非常昂贵，切口损失的材料的累积成本很高。第二，当切割或开槽时，尤其是如果坯料由具有缩管的铸锭端部形成，来自研磨刀片的污染物可能嵌入坯料中。这些污染物可不利地影响坯料的质量，因此影响由坯料形成的成品部件的质量。由将铸锭的一侧切口产生的另一个问题是，产生的断口沿着贯穿铸锭的不确定路径。因此坯料的尺寸可能大于或小于期望的用于后序加工的尺寸。如果尺寸大，则材料必须去除，导致进一步浪费。如果小，则必须进行坯料补充，即使没有更多的浪费，仍导致更长的加工时间。

另一种从铸锭形成坯料的已知方法涉及在铁砧上方断开铸锭，其中铸锭放置在铁砧上以在期望坯料长度处接触铁砧上的尖锐点。尖锐点用作支点，通过压力使铸锭在所述支点上方断开。用于从铸锭形成坯料的另一种方法涉及在期望坯料长度处使用人字形件将铸锭开槽，然后冲击铸锭端部来在槽口处将坯料断开。这些方法都具有坯料上断开路径不确定的问题，导致坯料具有比用于期望部件所需的多或少的材料。如果具有太多的材料，则过多的材料通常使用研磨操作从断开边缘去除，导致材料损失，并且增加污染的风险。

需要一种用于形成坯料的有效设备和方法，其使每个铸锭的可使用材料量最大化，并且减小材料污染的可能性。

发明内容

提供了一种用于刻划铸锭和将其断开为坯料的设备。根据本发明，所述设备包括刻划台和断开台。所述刻划台具有刻划组件，用于在期望坯料长度处在铸锭中形成周向刻划槽。断开台具有液压机来使铸锭在刻划槽处断开以形成坯料。所述设备可进一步包括用于自动控制所述设备的控制系统。所述铸锭设置在所述液压机中的上和下反作用板之间，其中所述刻划槽部分或全部位于所述下反作用板上方。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于刻划铸锭和将其断开为坯料的方法。所述铸锭在沿所述铸锭长度的至少两点称重。计算铸锭的密度，并且用于确定给定材料重量所需的期望坯料长度。然后在期望的坯料长度处在铸锭中进行周向刻划。最后，使坯料在刻划处从铸锭断开。

附图说明

附图中：

图1是根据本发明的设备的立体图。

图2是图1设备的刻划台的俯视图。

图3A是用于与图2的刻划台一起使用的切割工具刀片第一实施例的俯视图。

图3B是图3A中所示的切割工具刀片的侧视图。

图3C是具有由图3A和3B的工具形成的刻划槽的铸锭侧视图。

图4A是与图2的刻划台一起使用的切割工具刀片第二实施例的俯视图。

图4B是图4A中所示的切割工具刀片的侧视图。

图4C是具有由图4A和4B的工具形成的刻划槽的铸锭侧视图。

图5是图1设备的断开台的正视图。

图6是图1设备的断开台局部的剖视图，显示了用于断开的铸锭的定位。

图7是沿图6的线7-7的端视图。