通過表面涂層改善金屬合金的熱加工性的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2012年1月3日、申請?zhí)枮?01280005578.5、發(fā)明名稱為"通過表 面涂層改善金屬合金的熱加工性"的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及合金錠和其他合金工件W及加工其的方法，并且特別是通過在其上提 供表面涂層而改善合金錠和其他合金工件的熱加工性的方法。
[圓]發(fā)明背景
[0004] 各種合金可W稱為"裂紋敏感性的"。由裂紋敏感性合金所組成的錠和其他工件可 在熱加工操作中沿其表面和/或邊緣形成裂紋。由裂紋敏感性合金形成制品可能是有問題 的，因為，例如，在鍛造或其他熱加工操作中形成的裂紋可能需要被磨掉或W其他方式除 去，運會增加生產(chǎn)時間和費用并減少產(chǎn)量。
[0005] 在某些熱加工操作中，如鍛造和擠壓，模具對合金工件施力W使工件變形。在模具 的表面和合金工件的表面之間的相互作用可能設(shè)及傳熱、摩擦和磨損。一種用于在熱加工 過程中減少表面和邊緣開裂的常規(guī)技術(shù)為在熱加工前將合金工件裝入金屬合金罐中。例 如，對于一個圓筒形工件來說，合金罐的內(nèi)徑可能稍大于工件的外徑?？蓪⒑辖鸸ぜ迦牒?金罐中，從而使合金松散地圍繞工件且使模具與合金罐的外表面相接觸。合金罐對所裝入 的工件進(jìn)行熱絕緣和機械保護(hù)，從而消除或減少在工件上形成裂紋的發(fā)生率。合金罐通過 工件和合金罐的內(nèi)表面之間的空氣間隙的作用W及直接抑制合金工件向環(huán)境中的散熱而 對合金工件進(jìn)行熱絕緣。
[0006] 合金工件的罐裝操作可能會導(dǎo)致各種缺點。例如，模具和合金罐的外表面之間的 機械接觸可能會分裂合金罐。在一個特定方面，在對裝罐的工件進(jìn)行鐵鍛和落段的鍛造過 程中，合金罐可能會在拖拉的操作中裂開。在運種情況下，合金工件可能需要在多重鐵鍛和 落段的鍛造操作中的每個鐵鍛和落段循環(huán)之間進(jìn)行重新罐裝，運會增加工藝的復(fù)雜性和費 用。進(jìn)一步地，合金罐可能會影響操作者從視覺上監(jiān)測罐裝的合金工件表面的裂紋和其他 加工導(dǎo)致的缺陷。
[0007] 鑒于上述缺點，提供一種對裂紋敏感性合金進(jìn)行熱加工的更有效和/或更具成本 效益的方法將會是有利的。更一般地來說，提供一種用于改善合金錠和其它合金工件的熱 加工性的方法將會是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引根據(jù)某些非限制性實施方案描述用于加工合金錠和其它合金工件的方法。
[0009]本文所公開的各種非限制性實施方案設(shè)及通過在合金工件上提供表面涂層而改 善其熱加工性的方法。在根據(jù)本發(fā)明的一個非限制性實施方案中，一種加工合金工件的方 法包括:將玻璃材料沉積在合金工件的至少一部分上；W及加熱玻璃材料W在合金工件上 形成減少源自合金工件熱損失的表面涂層。在本方法的各種非限制性實施方案中，玻璃材 料可選自玻璃織物、玻璃顆粒和玻璃帶。在各種非限制性實施方案中，將玻璃材料沉積在工 件的至少一部分上可能包括布置、噴涂、涂畫、噴淋、滾社、浸潰、包裹和捆綁中的至少一種。 在各種非限制性實施方案中，加熱玻璃材料包括將玻璃材料加熱至l〇〇〇°F至2200°F的溫 度。在各種非限制性實施方案中，工件包括從儀基合金、儀基超合金、鐵基合金、儀-鐵基合 金、鐵基合金、鐵儀基合金和鉆基合金中所選的材料。在本方法的各種非限制性實施方案 中，工件可包括或選自錠、巧、棒、板、管、燒結(jié)預(yù)成型件等。在本方法的各種非限制性實施方 案中，該方法還包括在加熱玻璃材料之后，進(jìn)行一個或多個選自下列的步驟:通過模具和漉 中的至少一個對工件施力W使工件變形;對工件進(jìn)行熱加工，其中熱加工包括鍛造和擠壓 中的至少一種;冷卻工件;通過噴丸、研磨、剝離和車削中的至少一種將表面涂層的至少一 部分從工件移除；W及其的任意組合。
[0010] 在根據(jù)本發(fā)明的另一個非限制性實施方案中，一種對工件進(jìn)行熱加工的方法包 括:將玻璃纖維毯布置在合金工件表面的至少一部分上;加熱玻璃纖維毯W在工件上形成 表面涂層;通過模具和漉中的至少一個對工件施力W使工件變形，其中模具和漉中的至少 一個與工件表面的表面涂層相接觸；W及將表面涂層的至少一部分從工件移除。在各種非 限制性實施方案中，模具和漉中的至少一個與工件表面上表面涂層的至少一個剩余部分相 接觸。在本方法的各種非限制性實施方案中，工件可包括或選自錠、巧、棒、板、管、燒結(jié)預(yù)成 型件等。
[0011] 進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施方案設(shè)及根據(jù)本發(fā)明的任何方法制成或加 工的合金工件。
[0012] 更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施方案設(shè)及制品，其由根據(jù)本發(fā)明的任何 方法制成或加工的合金工件所制成或包括該合金工件。例如，此類制品包括噴氣發(fā)動機組 件、基于陸地的滿輪機組件、閥、發(fā)動機組件、軸和緊固件。
【附圖說明】
[0013] 結(jié)合附圖考慮下列描述可W更好地理解本文所述的各種非限制性實施方案。
[0014] 圖1為根據(jù)本文所公開方法的某些非限制性實施方案的流程圖。
[001引圖2為根據(jù)本文所公開的非限制性實施方案的合金工件的照片。
[0016] 圖3為根據(jù)本文所公開的非限制性實施方案的包括在工件上布置的玻璃纖維毯的 圖2所示工件的照片。
[0017] 圖4為根據(jù)本文所公開的非限制性實施方案的包括位于合金工件上減少源自工件 的熱損失的表面涂層的圖3所示合金工件的照片，其中已對工件進(jìn)行了熱加工。
[0018] 圖5為繪制在不具有圖6和7所示表面涂層的合金工件的鍛造過程中W及在包括圖 6和7所示表面涂層的工件的鍛造過程中表面溫度隨時間變化的圖。
[0019] 圖6和7為不具有表面涂層的鍛造合金工件(在每副圖右側(cè)的工件）W及包括表面 涂層的圖4所示鍛造的工件(在每副圖左側(cè)的工件)的照片。
[0020] 圖8為繪制根據(jù)本文所公開非限制性實施方案的不具有表面涂層的合金工件（"空 氣冷卻"）和在其上包括表面涂層的合金工件在冷卻過程中溫度隨時間變化的圖。
[0021] 圖9為根據(jù)本文所公開的非限制性實施方案的包括位于其上的表面涂層的合金工 件的照片。
[0022] 圖10為根據(jù)本文所公開非限制性實施方案的經(jīng)熱鍛造的合金工件的照片，其包括 不具有表面涂層的一部分和在其上包括表面涂層的一部分。
[0023] 圖11為將表面涂層的至少一部分從工件移除后圖10所示工件區(qū)域的照片。
[0024] 圖12為根據(jù)本文所公開的非限制性實施方案的在其上具有表面涂層的合金工件 的照片。
[0025] 圖13為根據(jù)本文所公開的非限制性實施方案的包括布置于其上的玻璃帶的合金 工件的照片。
【具體實施方式】
[0026] 如本文通常使用的那樣，術(shù)語"基本由……組成及"由……組成"體現(xiàn)為術(shù)語 "包巧'。
[0027] 如本文通常使用的那樣，冠詞"一個"和"所述"指"至少一個"或"一個或多個"，除 非另有說明。
[0028] 如本文通常使用的那樣，術(shù)語"包括"和"具有"表示"包括"。
[0029] 如本文通常使用的那樣，術(shù)語"軟化點"指特定玻璃材料不再表現(xiàn)為剛性體且開始 由于其重量下垂的最低溫度。
[0030] 如本文通常使用的那樣，術(shù)語"大約"是指在給定測量的性質(zhì)或精確性的情況下用 于所測量數(shù)量的可接受誤差度。典型的示例性誤差度可在給定值或給定值范圍的20% W 內(nèi)、10%W內(nèi)或5%W內(nèi)。
[0031] 本文所述的所有數(shù)值量應(yīng)被理解為可在所有的情況下通過術(shù)語"大約"進(jìn)行修改， 除非另有說明。本文所公開的數(shù)值量是近似值，且每個數(shù)值是指所接受的值W及圍繞該值 的功能等同的范圍。至少，且并不試圖將等同原則的適用性限制在權(quán)利要求的范圍中，每個 數(shù)值應(yīng)至少根據(jù)報告的有效數(shù)字的數(shù)量且通過應(yīng)用普通的四舍五入技術(shù)進(jìn)行解釋。盡管本 文所述的數(shù)值量為近似值，但是仍可盡可能精確地報告在實際測量值的特定實例中的數(shù)值 量。
[0032] 本文所述的所有數(shù)值范圍包括納入其中的所有子范圍。例如，"1至10"和"1與10之 間"的范圍是指包括位于所列舉的最小值1和所列舉的最大值10之間且包括該兩個值的所 有子范圍。本文所列舉的任何最大數(shù)值限制是指包括所有較低的數(shù)值限制。本文所列舉的 任何最小數(shù)值限制是指包括所有較高數(shù)值限制。
[0033] 在下面的描述中，闡明某些細(xì)節(jié)W透徹地理解本文所述制品和方法的各種非限制 性實施方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解也可在不具備運些細(xì)節(jié)的情況下實行本文所述 的非限制性實施方案。在其他情況下，可W不詳細(xì)示出或描述與制品和方法相關(guān)的公知結(jié) 構(gòu)和方法，從而避免不必要地模糊本文所述非限制性實施方案的描述。
[0034] 本發(fā)明描述了制品和方法的各種非限制性實施方案的各種特征、方面和優(yōu)點。然 而，據(jù)了解本文包含許多可替代實施方案，其可通過本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可能覺得有用 的任意組合或子組合對本文所述非限制性實施方案的各種特征、方面和優(yōu)點進(jìn)行組合而予 W實現(xiàn)。
[0035] 例如，在熱加工操作，如鍛造操作和擠壓操作中，可在高于環(huán)境溫度，如高于工件 的再結(jié)晶溫度的溫度下對合金錠或其他合金工件施力W使工件發(fā)生塑性變形。經(jīng)歷加工操 作的合金錠或其他合金工件的溫度可W高于用于對工件表面進(jìn)行機械施力的模具或其他 結(jié)構(gòu)的溫度。由于通過向環(huán)境空氣中的熱損失和在工件表面和接觸模具或其他結(jié)構(gòu)之間的 熱梯度偏置對其表面進(jìn)行冷卻，因此工件可形成溫度梯度。溫度梯度可能會在熱加工過程 中造成工件的表面開裂。在用裂紋敏感性合金形成合金錠或其他合金工件的情況下，表面 開裂特別具有問題。
[0036] 根據(jù)某些非限制性實施方案，合金工件可包括裂紋敏感性合金。例如，各種儀基合 金、鐵基合金、儀-鐵基合金、鐵基合金、鐵儀基合金、鉆基合金和超合金，如儀基超合金可W