大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺

摘要

本发明涉及一种大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺。该工艺采用加热后的板材作为原料，对此板料先开孔、内孔翻边、整体弯曲及翻边后内孔壁局部镦粗工艺路线来制造叶轮的盖盘。大型离心风机用叶轮盖盘的直径大，具有较大内孔，厚度差别大且外侧具有一定斜度。目前，盖盘采用机械加工的方法制造存在其材料利用率很低，不足10%，后续机械加工量大，制造成本高和周期长等问题。采用本发明的新成形工艺方法材料利用率可提高到现工艺的2倍以上，所需的薄板坯重量仅为采用切削加工锻件的一半。并且，采用该新的工艺方法生产率高，同时能提高产品的机械性能。

权利要求

1.一种大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺，其特征在于，按下列步骤进行：

1）采用带中心孔的环形板料作为坯料，将坯料放置到加热炉中进行整体加热，加热到该板材的始锻温度，对环形板的中心孔部位进行翻边，将中心孔部位的局部材料成形出一定高度的凸台，即得到翻边后的工件板料；

2）将压弯下模放于液压机锻造工作台上；再将翻边后的工件板料对中放置于下模上；

然后调整压弯上模与下模同心并放置于翻边后的工件板料上；最后，压机锤头将上模下压，在此过程中板料先弯曲后随之凸台被镦粗，该过程中压弯和镦粗工序一次完成；

3）当热锻完成后，采用机械加工的方法，对锻件进行粗加工和精加工，直至加工出满足尺寸要求的零件。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的凸台外侧有8度的倾斜度，工件厚度从中心孔向外递减，外侧最薄处为4mm。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的坯料为不锈钢、碳钢、钛合金和高温合金其中一种。

说明书

大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺

技术领域

[0001] 本发明专利属于金属成形技术领域，具体涉及一种大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺。

背景技术

[0002] 叶轮盖盘和轮盘是离心风机的主要组成部分，他们的形状和加工制造质量将直接影响到风机的工作性能。在离心风机中盖盘和轮盘是成对配合使用的，两者的中间为叶片。一台离心风机有时也会用到多组的盖盘和轮盘。大型离心风机是我国冶金、石油、化工和制药等行业的主要设备。

[0003] 目前的叶轮盖盘和轮盘制造方法是机械加工方法，就是先锻造一个圆饼毛坯，再对其进行车削成盖盘或轮盘。叶轮盖盘和轮盘所用材料主要为不锈钢等强度高且耐腐蚀材料。采用纯机械加工方法存在材料利用率很低（小于10%），后续机械加工量大，制造成本高和周期长等问题。例如：某一型号盖盘，其材料为FV520B不锈钢，该材料为专用材料其价格很贵（价格为每吨超过3万元），盖盘零件重69Kg，采用机械加工时使用的圆柱形坯料重1250Kg材料利用率仅为5.5%。若采用整体一次模锻方法直接锻造出盖盘，其材料利用率可大幅提高。然而由于大型离心风机的盖盘直径大，通常大于1200mm，整体模锻力很大（超过
4万吨），对锻造设备吨位要求太高。若采用局部锻打方法，可以降低锻造力，然而金属变形不均匀，锻件质量不高，且锻造时间长。

[0004] 随着风机产业竞争的日益激烈，如何采用新型制造方法生产出低成本、高质量的叶轮盖盘显得尤为重要。同时，随着现代计算机和数值模拟技术的发展，采用有限元分析软件，如：DEFORM，FORGE和ABAQUS等可以对锻造中金属的变形过程进行分析，为成形工艺参数的制定和模具的设计提供依据。从而，推动了叶轮盖盘新制造工艺的出现和发展。

发明内容

[0005] 为了解决使用昂贵材料的大型盘类件（特别是小批量生产）在机械加工制造中所存在的材料利用率低、机械加工量大和制造成本高等问题，本发明的目的在于，提供一种大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺，该工艺采用了翻边，弯曲及局部镦粗工艺来制造大型离心风机用叶轮盖盘。

[0006] 为了实现上述任务。本发明采取如下的技术解决方案：

[0007] 一种大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺，其特征在于，按下列步骤进行：

[0008] 1）采用带中心孔的环形板料作为坯料，对环形板的中心孔部位进行翻边，将中心孔部位的局部材料成形出一定高度的凸台；

[0009] 2）将经过翻边后的工件用弯曲工艺成形出工件中心孔外侧的锥面；

[0010] 3）采用局部镦粗工艺使翻边后中心孔的孔壁高度降低，使得中心孔的壁厚增加，以满足叶轮盖盘内孔直径与壁厚尺寸的要求。

[0011] 上述凸台外侧有8度的倾斜度，工件厚度从中心孔向外递减，外侧最薄处为4mm。

[0012] 所述的坯料为不锈钢、碳钢、钛合金和高温合金其中一种。

[0013] 本发明的大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺，采用板材成形，成形叶轮盖盘的外直径大，可达1300mm以上，获得的大型离心风机用叶轮盖盘有8度的斜锥部分。制造成本显著下降，与机械加工方法相比，可以使材料利用率可提高1倍以上，并大幅降低机械加工量。由于成形中采用的是局部成形，压弯和局部镦粗所需的成形力小，可以显著降低对锻造设备吨位的要求。

附图说明

[0014] 图1为典型盘类件的板材翻边弯曲热锻成形过程。其中（a）图为提供开有中心孔的圆板坯料，（b）图为圆板坯料翻边，（c）图为翻边后的工件压弯，（d）图为凸台局部镦粗，（e）图为将前序成形的工件机加为所需的零件。

[0015] 图2为盘类件的翻边过程。其中（a）图为板料翻边前的装卡状态，（b）图为板料翻边后的状态。

[0016] 图3为翻边后的板料压弯及局部镦粗过程。其中（a）图为压弯及镦粗前的放置状态，（b）图为压弯及镦粗后的状态。

[0017] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

[0018] 按照本发明的技术方案，本实施例给出一种大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺，所有工艺均采用热锻造成形。虽然在镦粗区域会出现凹陷（折叠）但可凹度较浅，小于机械加工余量，所以不影响产品的质量。

[0019] 具体实施步骤如下：

[0020] 1．采用金属变形前后的体积不变原理和几何造型技术对零件进行分析，确定出板材的形状和尺寸。进而，通过有限元分析软件对翻边、弯曲及局部镦粗过程进行分析，明确各个变形过程中的流动情况。大型盘类件材料可为碳钢、不锈钢、钛合金、高温合金等。

[0021] 2.大型盘类件的板材翻边弯曲热锻成形过程如下（参见图1）：首先是带有中心孔的圆形板料准备，坯料可以从轧制出的厚板上切割，也可是相应厚度的圆盘锻件。其次，将坯料放置到加热炉中进行整体加热，加热到该板材的始锻温度，取出加热后的工件进行翻边；然后，采用弯曲工艺成形出工件外侧的锥面；最后，采用局部墩粗工艺将翻出的凸台厚度增加，高度降低。

[0022] 当热锻完成后，采用机械加工的方法，对锻件进行粗加工和精加工，直至加工出满足尺寸要求的零件。

[0023] 其中翻边工艺的过程如图2所示。液压机锻造工作台4上放置翻边凹模3，将工件板料2放置于凹模3中，调整凸模1与板料2和凹模3，使之对中同心，当凸模1向下运动至（b）图所示位置时，翻边工序完成。

[0024] 压弯及局部镦粗过程如图3所示。先将压弯下模7放于液压机锻造工作台4上；再将翻边后的工件板料2对中放置于下模7上；然后调整压弯上模6与下模同心并放置于板料2上；最后，压机锤头5将上模6下压，在此过程中板料先弯曲后随之凸台被镦粗，该过程中压弯和镦粗工序一次完成。

[0025] 3.采用该板材翻边弯曲热锻成形出的盘类件为轴对称结构，且中部厚度要大于边部。凸台外侧有8度的倾斜度，工件厚度从中心孔向外递减，外侧最薄处为4mm。