[發明專利]用于近凈形鍛造的系統及方法

無效

• 申請號: 201110354260.5
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102527893A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: M·馬泰;R·J·斯托尼特施
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21K3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本發明主要涉及用于近凈形鍛造的系統及方法。具體而言，本發明的實施例提供用于在α-β溫度范圍內近凈形鍛造鈦構件的系統及工藝。

背景技術

商用設備通常包括由鈦或鈦合金制造的構件。例如，壓縮機和渦輪通常包括交替的靜止導葉級和旋轉葉片級。在飛行器發動機和燃氣輪機中，壓縮機和渦輪的旋轉葉片通常具有由強度高、重量輕的鈦或鈦合金鍛造的相對復雜和彎曲的輪廓。具體而言，旋轉葉片可在α-β溫度范圍內由鈦合金鍛造。

近凈形鍛造是指物件初始形狀非常接近于(″近″)最終(″凈″)形狀的技術。例如，近凈形鍛造使坯段(billet)變形成初始形狀，很少或不需要表面機加工或磨削以達到最終形狀。然而，在α-β溫度范圍內的鈦合金的近凈形鍛造通常需要昂貴的模具材料，該材料能經受α-β溫度范圍的升高鍛造溫度。具體而言，在α-β溫度范圍中的鈦合金近凈形鍛造期間取決于特定的鈦合金，模具溫度通常保持處于或接近大約1600°F至1800°F的坯段溫度，以便最大限度地減少在鍛造過程期間對鈦坯段的任何冷卻。近凈形鍛造工藝通常在真空中執行，以便在鍛造過程期間在模具與坯段之間保持接近等溫的狀態。模具和相關設備的高成本通常妨礙了近凈形鍛造選擇成本效益合算的方式來在α-β溫度范圍內鍛造鈦構件。結果，由鈦和鈦金屬制成的壓縮機和渦輪旋轉葉片通常在多步驟過程中鍛造，該過程包括開模鍛造、閉模鍛造、一個或多個熱處理，以及昂貴的精加工(finishing)。該多步驟過程導致大量的材料浪費、附加的精加工成本，以及在成品中未達到最佳晶粒結構。

當前，在不要求處于或接近α-β溫度范圍的升高模具溫度的情況下，并不存在于α-β溫度范圍內近凈形鍛造鈦或鈦合金的鍛造技術。因此，不要求模具溫度處于或接近α-β溫度范圍的用于在α-β溫度范圍中對鈦和鈦合金進行近凈形鍛造的改進方法將是有用的。

發明內容

本發明的方面和優點于下文在以下說明中闡述，或可根據該說明而清楚，或可通過實施本發明而懂得。

本發明的一個實施例為一種用于近凈形鍛造鈦構件的方法。該方法包括將鈦坯段加熱至處在α-β溫度范圍內的溫度，以及將鈦坯段擠壓到具有比鈦坯段溫度低大約500°F的溫度的第一模具中。

本發明的另一實施例為一種用于近凈形鍛造鈦構件的方法，其包括將鈦坯段加熱至處在α-β溫度范圍內的溫度，以及在鈦坯段與第一模具之間產生大約500°F的溫差。

本發明還包括一種用于近凈形鍛造鈦構件的系統。該系統包括具有處在α-β溫度范圍內的溫度的鈦坯段，以及與鈦坯段接觸的沖頭(punch)。鄰近鈦坯段以便收納鈦坯段的第一模具具有比鈦坯段溫度低大約500°F的溫度。

本領域的普通技術人員在瀏覽說明書時將更好地理解這些實施例以及其它的特征和方面。

附圖說明

在包括參照附圖的余下說明書中，向本領域的普通技術人員更為具體地闡述了本發明包括其最佳模式的完整和能夠實施的公開內容，在附圖中：

圖1、圖2和圖3示出了根據本發明一個實施例的用于近凈形鍛造的系統；

圖4和圖5示出了根據本發明第二實施例的用于近凈形鍛造的系統；

圖6、圖7和圖8示出了根據本發明第三實施例的用于近凈形鍛造的系統；以及

圖9和圖10示出了根據本發明第四實施例的用于近凈形鍛造的系統。

具體實施方式

現在將詳細地參照發明的本實施例，其中的一個或多個實例在附圖中示出。詳細說明使用數字和字母標記來指代附圖中的特征。附圖和說明中相似或類似的標記已用于指代本發明的相似或類似的部分。

各實例均是以闡釋本發明來提供的，而并非對本發明的限制。實際上，本領域的普通技術人員將清楚，在不脫離本發明的范圍或精神的情況下，可在本發明中作出修改和變型。例如，示為或描述為一個實施例的一部分的特征可在另一實施例上使用以產生又一個實施例。因此，期望的是，本發明涵蓋歸入所附權利要求及其等同物的范圍內的這些修改和變型。