專利名稱：熱模式鍛壓機(jī)以及用于該鍛壓機(jī)的絕熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱模式鍛壓機(jī)，尤其是用于等溫鍛造；同時(shí)也涉及一種用于該鍛壓機(jī)的絕熱裝置。
背景技術(shù)：
在熱模鍛造中，將上模降低抵住下模以逐漸段壓要鍛造的部件，這兩個(gè)模被加熱到很高的溫度(一般高于800℃)。在這種類型的鍛造工藝中，由于溫度的原因，鍛件材料會(huì)呈現(xiàn)一種與其可鍛性范圍相應(yīng)的狀態(tài)。在熱模鍛造時(shí)，鍛造的持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；而且，無論如何這個(gè)時(shí)間都不會(huì)縮短到相當(dāng)于沖擊(shock)那樣的短暫瞬間。這種類型的鍛造通常用于成形難于鍛造的部件，例如，那些具有大的表面面積或金相復(fù)雜的材料。
本發(fā)明首先涉及一種熱模鍛壓機(jī)，更確切地說，是涉及一種用于等溫鍛造的鍛壓機(jī)，也就是說，鍛造時(shí)，所述模和所述鍛件都保持相同溫度，該溫度在整個(gè)鍛造過程中始終是恒定的。本發(fā)明還可應(yīng)用于更為普通的熱模鍛造，在該普通的熱模鍛造中模保持在恒定溫度，鍛件在鍛造之前加熱到高于壓模的溫度且在操作過程中冷卻。
熱模鍛壓機(jī)一般包括下模和上模，它們分別被下壓機(jī)座和上壓機(jī)座支撐，也可通過支撐壓板。由于鍛件材料的溫度必須保持均勻，以避免出現(xiàn)諸如折疊或裂紋等鍛造缺陷和提高鍛件高性能微結(jié)構(gòu)的形成，模必須處在非常高的溫度(高于800℃)，然而，壓機(jī)座或中間壓板通常是由鋼制成的，其必須保持在低溫狀態(tài)以便保持其機(jī)械性能。因此，在所述模和其支撐壓機(jī)座或壓板之間需要進(jìn)行良好的絕熱。
為此，現(xiàn)有技術(shù)提出了在每個(gè)模和其支撐構(gòu)件之間使用絕熱裝置，該絕熱裝置由若干個(gè)金屬合金和低導(dǎo)熱性材料制成的厚板(通常是兩到三個(gè)厚板)接續(xù)而成，例如，這種材料可以是諸如氧化鋯、硅或熱解石墨這樣的大塊陶瓷，且在高溫環(huán)境下具有高機(jī)械強(qiáng)度。
文件JP 63 171 239提出了在每個(gè)中間壓板之間使用一層陶瓷(Si3N4或Zr02)，該陶瓷被置放在由并列布置的多邊形橫截面的結(jié)構(gòu)內(nèi)。
由于模和它們的支持構(gòu)件之間的熱梯度很大，所以這些絕熱裝置很厚。例如，用于4000噸鍛壓機(jī)的每個(gè)壓機(jī)座，這種絕熱裝置的厚度可以是600毫米，即，用于該鍛壓機(jī)，其總厚度為1200毫米，這就相應(yīng)地降低了壓機(jī)座之間的可用距離，從而可以放置需要鍛造的部件。
因此，就不可能一直使用傳統(tǒng)的鍛壓機(jī)進(jìn)行熱模鍛造，不得不用新型的較大尺寸的鍛壓機(jī)來取代，結(jié)果大大提高了投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本。
此外，這些絕熱裝置還涉及使用大量的材料，這些材料本身都非常昂貴(鎳基超耐熱合金、鈷基合金、陶瓷)，而且很難加工，因此成本非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人旨在降低熱模鍛壓機(jī)的絕熱裝置的厚度，以便減少上述缺陷。
因此，本發(fā)明涉及一種工作溫度高于溫度T的熱模式鍛壓機(jī)，該鍛壓機(jī)包括位于兩個(gè)壓模支撐構(gòu)件之間的兩個(gè)模，在每個(gè)壓模和其支撐構(gòu)件之間具有絕熱裝置，其特征在于，所述絕熱裝置包括至少兩個(gè)重疊在一起的層。第一層包括具有適于在高于溫度T的溫度下使用的機(jī)械特性和熱特性的第一材料；第二層包括具有適于在低于溫度T的溫度下使用的機(jī)械特性和熱特性的第二材料，該材料的導(dǎo)熱性低于第一材料的導(dǎo)熱性，大約等于0.2W/m.K，其公差為10％。
本發(fā)明提出，由于低導(dǎo)熱性材料通常在高溫時(shí)都具有較低的機(jī)械強(qiáng)度，采用第一材料層可以有效地降低溫度，從而使得第二材料可以處于其機(jī)械性能在鍛壓機(jī)中能夠有效利用的溫度范圍內(nèi)。由于其導(dǎo)熱性低，該第二材料可以使支撐構(gòu)件與模有效絕緣。因此，絕熱裝置的厚度就可以降低它可以使第一層的厚度足以對(duì)第二層進(jìn)行熱保護(hù)，從而保持其機(jī)械性能。若第二層的導(dǎo)熱性非常低，它的厚度就能夠非常小。
因此，通過這兩層的機(jī)械性能和熱性能的結(jié)合，縮小設(shè)置在每個(gè)模和其支撐構(gòu)件之間的絕熱裝置的厚度是可能的。
優(yōu)選地，溫度T等于800℃。
再優(yōu)選地，壓模支撐構(gòu)件由鋼制成。
又一優(yōu)選地，鍛壓機(jī)被設(shè)計(jì)成用于在高于20MPa的壓力下鍛造的鍛件。
有益地，第一材料具有約等于2W/m.K的導(dǎo)熱性，公差為10％，特別是陶瓷材料。
另外，第二材料是一種加熱壓平的云母紙。
通過使用這些材料，申請(qǐng)人就能夠設(shè)計(jì)一種用于4000噸的鍛壓機(jī)的絕熱裝置，其總厚度有100毫米的兩層，從而絕熱裝置的厚度相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)可縮小了83％以上。
作為一種中間產(chǎn)品，本發(fā)明還涉及一種用于上述熱模式鍛壓機(jī)的絕熱裝置。這種絕熱裝置呈板狀，包括至少兩個(gè)疊放的層，第一層包括具有可適合在高于溫度T的溫度下使用的機(jī)械特性和熱特性的第一材料，第二層包括具有可適合在低于溫度T的溫度下使用的機(jī)械特性和熱特性的第二材料，后者的導(dǎo)熱性低于第一材料的導(dǎo)熱性，大約等于0.2W/m.K，公差為10％。
本發(fā)明尤其適用于等溫鍛造，但是本申請(qǐng)人并不意欲以此限制本專利的權(quán)利范圍。通過對(duì)本發(fā)明熱模式鍛壓機(jī)和絕熱裝置的下述說明，并結(jié)合下面附圖可以更清楚的理解本發(fā)明


圖1為本發(fā)明熱模式鍛壓機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明絕熱裝置的優(yōu)選實(shí)施例的剖面和立體圖的局部示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明熱模式鍛壓機(jī)1包括下壓機(jī)座2和面向下壓機(jī)座2的上壓機(jī)座3。上壓機(jī)座3可相對(duì)于下壓機(jī)座2垂直移動(dòng)。下壓機(jī)座2和上壓機(jī)座3各支撐一個(gè)中間壓板，分別稱為下壓板4和上壓板5，此處均由鋼制成。
每個(gè)中間壓板4和5各支撐一個(gè)模，分別稱為下模7和上模8，用來支撐和鍛壓鍛件9。鍛件9一般都是金屬合金，要求使用熱壓模鍛造工藝鍛造。特別需要提到的是，這是一種等溫鍛造操作。橫向絕熱裝置，圖中未示，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是眾所周知的，它可使這種鍛造工藝得以實(shí)施。
絕熱裝置6、6’布置在每個(gè)壓板4、5和其支撐的模7、8之間。這兩個(gè)絕熱裝置6和6’是相同的，為帶有一個(gè)平行六面體形狀的多邊形底座的板狀，與其所處的壓板4、5及模7、8的幾何形狀相匹配，這些絕熱層根據(jù)其所處的下部位置(6)或上部位置(6，)而面向一個(gè)方向或另一個(gè)方向。壓板、模和絕熱裝置的形狀在此只給以示意，不受此限制。壓板和?？梢猿蕡A形或多邊形的橫截面，因此絕熱裝置為具有適應(yīng)圓形或者多邊形底座的板狀。
使用適當(dāng)?shù)募訜嵩O(shè)備，如電阻器(未示出)，將模7和8加熱到高溫T，例如，如果是鈦合金或鎳合金制成的鍛件時(shí)，加熱到800℃以上。
如圖2所示，每個(gè)絕熱裝置6、6’都包括兩個(gè)堆疊的由不同的材料制成的絕熱層A和B。第一層A包括第一材料，在此處是一種陶瓷，更確切地說是一種氧化鋯式的單片陶瓷，其具有第一導(dǎo)熱性。在這種情況下，它是一種穩(wěn)定的鎂氧(MgO)(Magnesia-stabilized)陶瓷。材料的導(dǎo)熱性越低，這種材料的絕熱性能越好。第二層B包括第二材料，在此處它是一種云母，更確切地說是一種具有第二導(dǎo)熱性的以牌子PAMITHERM出售的云母。由于它的兩個(gè)堆疊的層A和B，每個(gè)絕熱裝置6、6’在模7、8和它們的中間支撐壓板4、5之間提供了一種絕熱功能。第一層A位于模7或8的同一側(cè)，第二層B位于中間壓板4或5的同一側(cè)。第二層B的導(dǎo)熱性低于第一層A的導(dǎo)熱性。
此處的第一層A包括具有多邊形或圓形橫截面的陶瓷柱10的并列布置。此處，陶瓷柱10呈圓柱形。這些陶瓷柱可以彼此完全地有規(guī)則地疊蓋，正如上述文件JP 63171 239中所述，或如正在研究的具體例子所述，由隔板11或填充材料11隔開，填充材料包括別的合適的材料，例如礦毛絕緣纖維式的纖維絕緣材料。陶瓷柱10和絕熱填充材料11之間的這種結(jié)合的方式對(duì)于絕熱領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是熟知的。此處的圓柱形的柱10彼此偏置(offset)以便縮小它們之間的空間。氧化鋯式的單片陶瓷具有非常好的機(jī)械性能，特別是強(qiáng)度，可達(dá)到接近1200℃，因此，在模7和8的工作溫度T的情況下完全可以保持其機(jī)械性能，此處所述溫度高于800℃。在這種情況下，其導(dǎo)熱性大約等于2W/m.k，公差為10％(在這種情況下，導(dǎo)熱性就是第一層A的導(dǎo)熱性，也就是說，是陶瓷柱10和填充材料11的結(jié)合)。陶瓷柱10的排列要使第一層A的上下表面非常平整，因此力被均勻地分布。
此處，第二層B采取加熱壓平的云母薄片的疊層的形式。云母具有非常低的導(dǎo)熱性，在這種情況下，大約等于0.2W/m.K，公差為10％，但是在高于稍微低于T的溫度其機(jī)械強(qiáng)度大大地降低，在這種情況下，高于T0＝750℃。如果其所經(jīng)受的溫度低于T0，第二層B能夠承受被使用在鍛壓機(jī)中，同時(shí)具有良好的絕熱能力。
在每個(gè)絕熱裝置6、6’中，兩層A和B的一面彼此接觸，兩個(gè)接觸面均用S1表示，層B在面S3上與中間壓板4、5接觸，而層A在面S2上與模7、8接觸。
陶瓷層A在機(jī)械上保護(hù)了云母層B不受模7、8的高溫T的影響，它是表面S2的溫度，在這種溫度下，陶瓷層A保持了自己的機(jī)械性能，由于其導(dǎo)熱性的緣故，其厚度的設(shè)計(jì)應(yīng)使表面S1的溫度低于T0，在此處，等于約550℃，也就是說，相應(yīng)于使云母層B保持有效機(jī)械強(qiáng)度所需要的溫度，以便在鍛壓機(jī)中使用。由于低導(dǎo)熱性，層B本身可以大大降低它的表面S1和它的表面S3之間的溫度。在這里，表面S3的溫度為約300℃。
換句話說，這兩層A和B的選擇應(yīng)根據(jù)它們相關(guān)的機(jī)械特性和熱特性，并相對(duì)于模7、8來設(shè)置位置，以便能夠利用低導(dǎo)熱性的第二層B，由于相對(duì)于模7、8的第一層A所提供的絕熱性能，從而保持了層B的機(jī)械特性。
為了使表面S1處在低于T0的溫度，由于它的導(dǎo)熱性的原因，第一層A的厚度有必要至少等于給定的最小厚度Ha。對(duì)于4000噸的鍛壓機(jī)來講，這個(gè)厚度Ha可以小于80毫米。陶瓷柱10的橫截面，不論是方形還是長(zhǎng)方形，都可以如本例一樣具有長(zhǎng)等于約40至60毫米的邊。如果陶瓷柱10的橫截面為圓形，它的直徑可以為60毫米左右。
由于它的導(dǎo)熱性，第二層B的厚度的選擇至少等于最小高度Hb，以便使表面S3的溫度降低至中間壓板4、5可以接受的溫度。在上例中，Hb可以小于20毫米。
當(dāng)然，厚度Ha和Hb選擇應(yīng)盡可能地小，但是也能足夠?qū)崿F(xiàn)剛剛描述過的絕熱功能，這取決于本領(lǐng)域技術(shù)人員所確定的溫度。
對(duì)于4000噸的鍛壓機(jī)來講，所得到的絕熱裝置的總厚度(Ha+Hb)就可以小于每模100毫米，即兩個(gè)絕熱裝置的總計(jì)厚度為200毫米。因此，由壓機(jī)座、其中間壓板和其所支撐的模組成的系統(tǒng)的尺寸，特別是厚度，可大大地縮小了。因此，可以在常規(guī)的鍛壓機(jī)上應(yīng)用熱模鍛造工藝，而不需要增加其尺寸，從而可以使模之間的垂直空間足以擱置要鍛造的部件9。
這兩層A和B既可以簡(jiǎn)單地彼此疊放在一起，也可以適當(dāng)?shù)卣辰Y(jié)在一起。在它們之間可以使用機(jī)械連接，例如，使用穿過層A和層B的連接桿，并分別固定在壓板4、5和相應(yīng)的模7、8上。
另外，用于熱模鍛造工藝使用的鍛壓機(jī)1的操作也完全是常規(guī)做法，將上壓機(jī)座3降下以便將要鍛造的部件9在兩個(gè)模7和8之間被鍛壓。
權(quán)利要求
1.操作溫度高于溫度T的熱模式鍛壓機(jī)，包括位于兩個(gè)壓模支撐構(gòu)件(4、5)之間的兩個(gè)模(7、8)，設(shè)置在每個(gè)模(7、8)和其支撐構(gòu)件(4、5)之間的絕熱裝置(6，6’)，其特征在于，所述絕熱裝置(6、6’)包括至少兩個(gè)疊放的層(A、B)，第一層(A)包括具有適合在高于溫度T的溫度下操作的機(jī)械性能和熱性能的第一材料，第二層(B)包括具有適合在低于溫度T的溫度下操作的機(jī)械性能和熱性能的第二材料，第二材料的導(dǎo)熱性低于第一材料的導(dǎo)熱性，大約等于0.2W/m.K，公差為10％。
2.如權(quán)利要求1所述的鍛壓機(jī)，其中，溫度T等于800℃。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的鍛壓機(jī)，其中，所述壓模支撐構(gòu)件由鋼制成。
4.如權(quán)利要求1至3所述的任意一種鍛壓機(jī)，被設(shè)計(jì)用于在高于20Mpa的壓力下鍛造的鍛件。
5.如權(quán)利要求1至4所述的任意一種鍛壓機(jī)，其中，第一材料具有大約等于2W/m.K的導(dǎo)熱性，公差為10％，特別是陶瓷。
6.如權(quán)利要求1至5所述的任意一種鍛壓機(jī)，其中，第二材料是一種加熱壓平的云母紙。
7.如權(quán)利要求1至6所述的任意一種鍛壓機(jī)，該鍛壓機(jī)被設(shè)計(jì)成可進(jìn)行等溫鍛造。
8.用于依據(jù)權(quán)利要求1至6所述的任意一種熱模式鍛壓機(jī)的絕熱裝置，該絕熱裝置呈板狀，包括至少兩個(gè)疊放的層，第一層包括具有適合在高于溫度T的溫度下操作的機(jī)械性能和熱性能的第一材料，第二層包括具有適合在低于溫度T的溫度下操作的機(jī)械性能和熱性能的第二材料，第二材料的導(dǎo)熱性低于第一材料的導(dǎo)熱性性，大約等于0.2W/m.K，公差為10％。
9.如權(quán)利要求8所述的絕熱裝置，所述第一材料是一種導(dǎo)熱性大約等于2W/m.K且公差為10％的陶瓷，第二材料是一種導(dǎo)熱性大約等于0.2W/m.K且公差為10％的加熱壓平的云母紙。
全文摘要
本發(fā)明公開一種操作溫度大于溫度T的熱模式鍛壓機(jī)，包括位于兩個(gè)壓模支撐構(gòu)件(4，5)之間的兩個(gè)模(7、8)在每個(gè)模(7、8)和其支撐構(gòu)件(4、5)之間設(shè)置的絕熱層(6、6’)。鍛壓機(jī)的特征在于所述絕熱裝置(6、6’)包括至少兩個(gè)疊放層(A、B)，第一層(A)具有適合在高于溫度T的溫度下操作的機(jī)械性能和熱性能的第一材料和具有適合在低于溫度T的溫度下操作的機(jī)械性能和熱性能的第二層(B)的第二材料，其導(dǎo)熱性低于第一材料的導(dǎo)熱性，大約等于0.2W/m·K，公差為10％。采用本發(fā)明，就可以獲得厚度較小的有效的絕熱裝置。
文檔編號(hào)B21J13/02GK1864887SQ20061000035
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者讓-皮埃爾·博格, 吉爾貝·勒孔特 申請(qǐng)人:斯奈克瑪