专利名称：回火箱整体校准的方法以及实施该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金学领域，其目的是对轧制形成的圆筒形部件的校准。
背景技术：
在涡轮机减领域，圆筒形部件被制造成单件，特别地以形成压缩机机箱或叶片箱。这种类型的部件，可能尺寸大和重量重，通过轧制适合它最终使用的一块合金制成。轧制之后是利用热的热处理，以通过缓解内应力来改进其机械特性，该内应力是由参与材料的塑性变形的功所引起。除了该处理外，由于对这种类型部件的尺寸，特别是内部尺度的精密公差，还需要定径操作。
目前，在热处理步骤前，利用称为扩张器的装置扩张内表面，该装置设有通常由液压操作的适合的推杆。然而，发现部件的几何形状在热处理期间易于进一步改变，常常需要进一步的冷却校准操作。建议部件制造得过厚一些，以能够吸收尺度的改变，但是这种方案不令人满意，特别是在航空涡轮机的情况下，因为这会使材料重量的增加。
发明内容
申请人给自己设定的目标是开发一种通过材料的塑性变形获得的校准圆柱部件的新方法，该方法更经济，减少了操作的数量，并且开发出了一种工具，该工具的结构生产起来不复杂和不昂贵。
本发明来源于对某些合金，包括钢合金Z5CNU17进行的观察，这种合金在处于热的热处理温度和环境温度之间的温度具有显示最大结构收缩的特性。在冷却阶段期间，材料收缩下降到这个温度，当部件的温度恢复到环境温度时，材料反而膨胀。
本发明的方法是用于校准通过轧制金属材料成形后的圆筒形部件，该金属材料在处于第一温度，诸如热的热处理温度和第二温度，诸如环境温度之间的最大收缩温度时，具有最大的结构收缩，该方法包括下面连续步骤一种将金属材料通过塑性变形成形后的校准圆筒形部件的方法，该金属材料的结构在最大收缩温度时具有最大的收缩性，其最大收缩温度在第一温度和比第一温度低的第二温度之间；该方法包括以下连续步骤--将部件放入竖炉中；--将内部校准装置放置在炉外并与该部件成一直线，该内部校准装置的直径比该部件在其经历最大的结构收缩时所表现的直径大。
--将部件加热到第一温度；--使内部校准装置下降并刚好放入该部件中，该内部校准装置的直径比该部件在其经历最大的结构收缩时所表现的直径大；--将由该部件和校准刀形成的组件传送至回火桶中；--将部件冷却到低于所述第二温度的温度；--取出内部校准刀。
因此，通过本发明的方法，材料的这种特性被很好地用于通过应用热的热处理后的回火阶段来校准部件，因此简化了处理部件中所涉及的操作。而且，校准刀可以是其外径不带有铰链或机械的部件的简单环形套筒。
实际上，部件被放在炉子中，并且加热到它的第一温度，有利地是该第一温度是它的热处理温度；然后，将所述的校准刀放置在部件上，并且该组合装置放入回火容器中，在回火容器中该部件被冷却到所述的接近环境温度的较低温度。
然而，尽管在轧制制造该部件后，该方法有利地与热处理和部件回火组合应用，但是该方法可以每次使用在第一温度和第二温度之间具有最大收缩温度的材料。其中第一温度高于第二温度。
本发明也涉及一种专门的装置，该装置可以使本方法有利的实施。该装置包括带有框架的引锭杆，该框架设有绞接的旋臂，该旋臂形成了部件的支撑体；用于连接引锭杆的捕捉装置，校准刀通过缆索或其它等同的装置从所述的捕捉装置被悬吊。
根据另一个特征，用于连接引锭杆的捕捉装置可以在其通过连杆被固定到引锭杆的位置和引锭杆通过缆索或其它等同的装置从捕捉装置被悬吊的位置之间移动。
图1到图5表示根据第一实施方式的本发明方法的各个步骤。
图6到图18表示根据另一个特别有利的实施方式的本发明方法的各个步骤。
具体实施例方式
通过详述各个阶段描述该方法。待要定径的部件可以是包括圆筒形部件的涡轮机机箱诸如中间机箱，压缩机机箱或保持壳，该圆筒形部件由金属材料，诸如Z5CNU17钢的塑性变形形成。后者具有在200和300℃之间具有最大结构收缩的特性。
图1到图5表示本发明方法的第一实施方式的顺序。它们表示圆筒形部件1，例如机箱，其通过边缘垂直地停靠在支撑体3上，该支撑体3由缆索悬吊以使它通过适合的升降装置而移动。图2表示部件1与其支撑体3一起被运送到装配有底架7的罐炉5中，部件和支撑体组合装置放置在该底架上。部件在熔炉中所停留时间的期间，部件在选定的温度受到热处理，例如，在由前述钢制造的涡轮机的机箱情况下，在1000℃热处理预确定的时间长度；然后，部件处在膨胀状态。图3表示校准刀8，也是圆筒形形状，其已经放置在部件内部。该工具是冷却的，它的外轮廓与部件1的内轮廓相同，并且当该部件在其显示最大结构收缩的温度时，该工具的外部尺度比部件1的内部表面的尺度要大。
这个工具是冷的，它的外轮廓与部件1的内轮廓一致，并且当这部件处在其显示出最大的结构性收缩的温度下时，它的外部尺寸比部件1的内表面尺寸要稍稍大一些。
如图4所示，然后将支撑体安装在提拉缆索和传送齿轮上以将组件移入回火容器9。容器中装有回火液体，以使得温度以一可控速率下降到环境温度。在此过程中，该部件经历了收缩并且当它达到使它的结构性收缩最大的温度时，它在尺寸控制量规8处的压缩为最大。在上述合金的情况下，这个温度介于200-300℃之间。由于尺寸控制量规8的尺寸较大，该部件收缩至这个尺寸控制量规上并且变为它的形状。当温度继续降低时，该部件再次延展，并因此从由尺寸控制量规8构成的环上分离开来。如图5所示，形成了一个“e”形空间。当温度稳定时将组件从回火容器上移除，并将该部件从支撑体上移除。
下面描述本发明的一个更加详细的实施例，其使得能够相对于该部件而对校准尺寸控制量规进行精确调整。
这里，实施是包括支撑体或引锭杆30。引锭杆30包括下部的框架31，该框架31装配有铰链式第一旋臂32和与水平轴铰链连接的第二旋臂33。这些旋臂在操作中将轮流用于支撑该部件。图6描述了臂32向上举起。如图6所示，使臂33负重的方式是当没有负载时，它们能够保持垂直。引锭杆包括用于悬挂框架31的装置34。装置34本身包含一个中央垂直杆35，后面将会看到该中央垂直杆35与一夹子形状的捕捉装置36相捕捉。在图6的配置中，框架31由缆索37从捕捉夹36的顶部悬挂，图中仅描述了一根缆索。在此预备阶段，校准尺寸控制量规8的环也是由缆索38或其它等同装置从夹子的顶部悬挂，图中仅描述了一根缆索或其它等同装置。部件1置于环形床40上，并且由杆35构成的组件、校准尺寸控制量规8和夹子与该部件同轴。组件被垂直降下。当旋臂32和33升起时，框架31可被降低到比床40还低。然后校准尺寸控制量规8挤在该部件的上边沿。调整尺寸使得在环境温度下校准尺寸控制量规被部件1的边沿挡住。当位置如图8所示时，旋臂33旋转；框架31置于支撑台50上。夹子36被降低直到它与杆35相捕捉，如图9所示。然后组件被垂直升起。这个动作使得该部件和床40被旋臂33所支撑，图10所示。组件被放下进入热处理熔炉5中，置于支撑台70上，如图11所示。支撑台70允许框架31降低到部件1以下。然后可将臂33置于垂直位置并再次提升支撑组件30以及由缆索38悬挂的尺寸控制量规8，留下部件1置于支撑台70上，如图13所示。熔炉由它的钟形罩51封闭并且进行热处理。可以看出引锭杆30已经被垂直提升，除了降低了旋臂32以及从杆35上解下夹子36以外没有其它处理操作，如图13所示。
一旦热处理完成就打开熔炉并且降下引锭杆30，如图14所示。旋臂沿部件1滑动，如图14所示。由于部件1处于延展状态，所以当引锭杆降低至低于支撑该部件的床时，尺寸控制量规8进入部件1的孔。然后当引锭杆30再次被提升时，臂32展开并且在该部件下捕捉，如图15所示。因此，包含部件1(部件1装配有尺寸控制量规8)的组件被送入回火容器就不在这描述了。回火后，组件被置于支撑板50上，以使得能够移除尺寸控制量规，如图16所示。引锭杆30被降低至低于支撑板50，以使得允许旋臂32能够竖立起来，如图17所示。捕捉夹36从杆35上分离下来，并且引锭杆30升起。然后夹子36通过缆索38支撑尺寸控制量规8，通过缆索37支撑框架31。最终，定形好的部件1被送去进行任何其它可能需要的处理。
后一实施例中引锭杆的配置提供了优越性，保证了在程序的各个阶段中校准刀8相对于部件1的正确定位和定中心，并且不必在工具8上具体操作。这个解决方法比第一个更佳，在第一个中当该部件仍在熔炉中并且处于热处理温度时，校准刀需要被调整。
权利要求
1.一种将金属材料通过塑性变形成形后的校准圆筒形部件的方法，该金属材料的结构在最大收缩温度时具有最大的收缩性，其最大收缩温度在第一温度和比第一温度低的第二温度之间；该方法包括以下连续步骤--将部件放入竖炉(shaft furnace)中；--将内部校准装置放置在炉外并与该部件成一直线，该内部校准装置的直径比该部件在其经历最大的结构收缩时所表现的直径大；--将部件加热到第一温度；--使内部校准装置下降并刚好放入该部件中，该内部校准装置的直径比该部件在其经历最大的结构收缩时所表现的直径大；--将由该部件和校准刀(sizing tool)形成的组件(assembly)传送至回火容器中；--将部件冷却到低于所述第二温度的温度；--取出内部校准刀。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该部件被放入炉中，并被加热到第一加热处理温度；经过处理后，所述校准刀被放置在该部件上，并且组件放入回火桶(tempering tub)中；该部件被冷却到所述的较低的温度。
3.如前述任意一项权利要求所述的方法，其中，该金属是Z5CNU17合金。
4.一种实施前述任意一项权利要求所述的方法的装置，包括引锭杆(dummy bar)，其具有设有铰接旋臂(articulated radial arms)的框体，旋臂形成该部件的支撑体；捕捉装置(catching means)，用于连在引锭杆上；以及校准刀，其通过缆索或其它等同装置从所述捕捉装置上悬挂。
5.如前述权利要求所述的装置，其中，用于连在引锭杆上的捕捉装置可以在其被杆(rod)固定于引锭杆的位置和引锭杆通过缆索和其它等同装置从捕捉装置上被悬挂的位置之间移动。
全文摘要
本发明涉及一种将金属材料通过塑性变形成形后校准圆筒形部件(1)的方法，该金属材料在最大收缩温度时，具有最大结构收缩性，其最大收缩温度在第一温度和比第一温度低的第二温度之间；该方法包括以下连续步骤将部件(1)放入竖炉中；将内部校准装置放置在炉外并与该部件成一直线，该内部校准装置的直径比该部件在其经历最大的结构收缩时所表现的直径大。将部件(1)加热到第一温度；使内部校准装置下降并刚好放入该部件中，该内部校准装置的直径比该部件在其经历最大的结构收缩时所表现的直径大；将由该部件和校准刀(sizing tool)形成的组件(assembly)传送至回火桶中；将部件冷却到低于所述第二温度的温度；取出内部校准刀(8)；本方法适用于生产涡轮机组箱。
文档编号B21D37/16GK101045245SQ20071009360
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月27日 优先权日2006年3月27日
发明者米歇尔·布雷顿, 帕特瑞斯·瑞恩·赛格尼 申请人:斯奈克玛