[发明专利]一种圆棒料多向模锻成形汽轮机叶片的方法

摘要

本发明公开了一种圆棒料多向模锻成形汽轮机叶片的方法，适用于小叶片锻件一次加热成形制造。主要工艺步骤为1)将圆棒状坯料整体加热至奥氏体转变温度以上；2)由上模、下模、叶顶冲头、叶根冲头组成模具，起始时先将冲头运行到给定位置，坯料置于冲头定位凸台上，然后上、下模闭合，成形叶身部分；3)叶顶冲头、叶根冲头相向运动，成形叶顶和叶根部分。本发明避免了制坯和预成形工序，不需要制备专用的预成形模具，适用于小叶片锻件一次加热成形。

主权项

一种圆棒料多向模锻成形汽轮机叶片的方法，其特征在于：包括将圆棒状坯料一火次加热到奥氏体转变温度以上的步骤，和将所加热的圆棒状坯料放置到模具上进行一次多向热模锻成形的步骤；所述圆棒料多向模锻成形汽轮机叶片的方法通过以下步骤实现：1)根据叶片零件图设计叶身单向余量，其中靠近叶根部分的叶身截面单向余量小，靠近叶顶部分的叶身截面单向余量大，其余处余量适中，据此绘制锻件图，利用三维建模软件建立叶片锻件的立体模型；2)在锻件图坐标系下，以X轴、Y轴为叶型基准线，过原点作第二象限内锻件出汽侧投影线的切线，得到所述切线与X轴的夹角α1，再过原点作第四象限内锻件出汽侧投影线的切线，得到所述切线与X轴的夹角α2，计算得到α＝(α1+α2)/2；3)在同样的建模软件下建立三维立体矩形模块，模块高度与锻件高度相同，锻件各截面距模块的长、宽边界均大于150mm；4)将叶片锻件图按逆时针旋转α角后对矩形模块进行切除，矩形模块内部出现与叶片锻件完全相同的模膛结构，以叶身模膛竖直投影对应的边缘轮廓线水平延伸将矩形模块分为两部分，进汽侧部分为上模，出汽侧部分为下模；5)设计叶顶冲头，叶顶冲头的端面形状与锻件叶顶部分形状完全相同，叶顶冲头的端面轮廓线比锻件叶顶端面轮廓线小；6)设计叶根冲头，叶根冲头的端面形状与锻件叶根部分形状完全相同，叶根冲头的端面轮廓线比锻件叶根端面轮廓线小；7)选择截面为圆形的棒料为坯料，按锻件长度方向分为3段，其中，第Ⅰ段为成形叶顶部分，第Ⅱ段为成形叶身部分，第Ⅲ段为成形叶根部分，叶顶部分锻件所需坯料长度记为LI，叶身部分锻件所需坯料长度记为LⅡ，叶根部分锻件所需坯料长度记为LIII；8)根据叶身部分锻件体积VⅡ、高度HⅡ和飞边槽体积V飞，计算圆棒状坯料的直径D，D＝(((VⅡ+V飞)/HⅡ)×4/π)1/2，其中VⅡ、HⅡ、V飞由建立叶片锻件的三维建模软件算得；9)根据叶顶部分锻件体积VⅠ和步骤8)中计算的圆棒状坯料的直径D计算叶顶部分锻件所需坯料长度LⅠ＝4VⅠ/πD2，同理根据叶身部分锻件体积VII求叶身部分锻件所需坯料长度LII＝4VII/πD2，根据叶根部分锻件体积VⅢ求叶根部分锻件所需坯料长度LⅢ＝4VⅢ/πD2；其中VⅠ、VⅢ由建立叶片锻件的三维建模软件算得；10)按上述计算结果准备一根圆棒坯料，直径为D，总长度为L，L＝LⅠ+LⅡ+LⅢ；11)由上模、下模、叶顶冲头、叶根冲头共同组成模具，成形时，先将叶顶冲头、叶根冲头沿下模上表面从模具外侧向模膛相向运动，叶顶冲头运行至距叶身模膛距离为LⅠ、叶根冲头运行至距叶身模膛距离为LⅢ时停止；12)将坯料整体加热至奥氏体转变温度以上，然后快速放置于叶顶冲头、叶根冲头的定位凸台上；13)使上模向下运动，与下模闭合；14)模具闭合后，叶顶冲头、叶根冲头做相向运动，叶顶冲头运动距离为SⅠ＝LⅠ‑HⅠ，叶根冲头运动距离为SⅢ＝LⅢ‑HⅢ，其中HⅠ为叶顶锻件高度，HⅢ为叶根锻件高度，运动到位后停止，锻件自然成形。