專利名稱：一種風(fēng)機(jī)鋁合金葉片及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于礦山和公路隧道用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的鋁合金葉片及其鍛造工藝，屬于精密鍛造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
美國帕克公司生產(chǎn)的礦山大型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，安裝在風(fēng)機(jī)輪轂上，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉片將空氣壓縮，增壓，達(dá)到送風(fēng)或排風(fēng)的目的。該類型風(fēng)機(jī)葉片共有12英寸、14英寸、M英寸、30英寸，4類葉片。這4類葉片安裝在不同外徑的輪轂上；安裝方式、 結(jié)構(gòu)、功能相同；葉片長短、葉型型線不同。此4類葉片采用鋁合金精密鑄造成形，由于精鑄葉片存在金屬組織疏松、氣孔等缺陷，產(chǎn)品合格率低，更加之鑄造葉片屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、 塑性等物理性能差等致命弱點(diǎn)，限制了風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)的流速、流量，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高后產(chǎn)生葉片斷裂，造成風(fēng)機(jī)的損壞(鑄造葉片每分鐘最高轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)，再高就會(huì)斷裂)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是根據(jù)礦山及公路隧道的實(shí)際要求，為進(jìn)一步加大風(fēng)機(jī)的風(fēng)速與流速，提高風(fēng)機(jī)的基本性能，對葉片的性能進(jìn)行改進(jìn)，提供一種風(fēng)機(jī)鋁合金葉片及其精密鍛造工藝。該改進(jìn)是把鑄造改為鍛造，鑄造葉片每分鐘最高轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)，而鍛造葉片每分鐘可達(dá)4000轉(zhuǎn)，風(fēng)力可提高三分之二。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種鋁合金葉片，主要用于礦山和公路隧道大型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，該葉片以鍛鋁合金為材料， 用精密鍛造工藝制成。上述鋁合金葉片的制造方法，包括如下步驟
(1).根據(jù)葉片的幾何尺寸及輪廓形狀制造一套鍛造模具，該模具包括錘鍛模和切邊
模；
⑵.將鍛鋁合金棒料加熱，采用自由鍛工藝鍛造成與葉片形狀相近的坯件； (3).將坯件加熱，置于錘鍛模中錘鍛成型； ⑷.用切邊模切除毛邊；
(5).用角磨機(jī)打磨切邊毛刺；
(6).檢查葉身的葉盆、葉背的透光度，透光度彡1.5mm的進(jìn)入下道工序，否則返回重
鍛；
(7)·熱處理淬火；
(8)·冷校正；
⑶.人工時(shí)效處理。在上述方法中，工藝條件按如下控制
①.選用原材料牌號(hào)為6A02090擠壓棒料；
②.自由鍛及模鍛加熱溫度470°C 490°C加熱時(shí)間彡170min；③.鍛模及制坯工裝預(yù)熱溫度200°C^250°C ；
④.始終鍛溫度490°C 380°C；
⑤.切邊溫度室溫；
⑥.熱處理使用帶風(fēng)扇的空氣電爐，淬火加熱溫度515°C 525°C，加熱保溫時(shí)間彡90min,出爐迅速入水淬火，水槽溫度30°C 40°C ；
⑦.冷校正利用原終鍛模對淬火后的鍛件進(jìn)行校形，要求校形面達(dá)到95%以上，葉盆與葉背在測具檢測截面上的透光度< 1. 2mm，鍛件必須在淬火后6小時(shí)以內(nèi)冷校正完畢；
⑧.人工時(shí)效用帶風(fēng)扇的電爐，時(shí)效溫度150 160°C，時(shí)效保溫時(shí)間>12小時(shí)，出爐空冷。所述錘鍛模分為上模和下模，葉身部分分模按上下型線分模；下模對應(yīng)葉身背弧， 上模對應(yīng)葉身盆弧，葉片安裝柄、葉尖工藝凸臺(tái)中心與型線中心一致；葉片的長度的兩端面拔模斜度為7°。本發(fā)明的有益效果
用上述材料和方法制造的葉片，其密度、強(qiáng)度比鑄造鋁合金葉片更高，原鑄造鋁合金葉片每分鐘最高只能達(dá)1800轉(zhuǎn)，本鍛造鋁合金葉片每分鐘可達(dá)4000轉(zhuǎn)，風(fēng)力提高三分之二。用上述材料和方法制造的葉片，可提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和流量，經(jīng)美國帕克公司試用， 風(fēng)機(jī)性能增強(qiáng)，成本降低；由此，美國帕克公司決定改用本葉片，并與申請人簽訂長期供貨合同。下面以30英寸鋁合金葉片為例詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是本鋁合金風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖，其中 圖1-1是主視圖1-2是圖1-1的C-C剖視圖； 圖1-3是葉型及坐標(biāo)示意圖。圖2是鋁合金葉片毛坯結(jié)構(gòu)圖，其中 圖2-1是主視圖2-2是圖2-1的E-E剖視圖； 圖2-3是圖2-1的葉片工藝凸臺(tái)結(jié)構(gòu)B-B剖視圖； 圖2-4是圖2-1的葉片安裝柄結(jié)構(gòu)A向視圖； 圖2-5是葉片葉型及坐標(biāo)示意圖。圖3是鋁合金葉片制坯圖。圖4是鋁合金葉片鍛模結(jié)構(gòu)圖； 圖4-1是鍛模下模俯視向；
圖4-2是鍛模毛邊槽結(jié)構(gòu)圖。圖5是鋁合金葉片切邊模結(jié)構(gòu)總圖； 圖5-1是切邊陰模俯視圖5-2是切邊陽模主視圖； 圖5-3是切邊陽模側(cè)視圖；圖5-4是圖5-2的切邊陽模F向視圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1 (圖1-1、圖1-2、圖1-3)，30英寸鋁合金葉片共有兩部分組成在圖1_1 中序號(hào)ι為葉片安裝螺紋柄部分、序號(hào)2為葉片的葉身。產(chǎn)品要求安裝螺紋柄及螺紋孔由機(jī)加保證尺寸精度，葉身盆弧及背弧為非加工表面，葉身2表面粗糙度達(dá)到3. 2Mffl,葉身2厚度公差達(dá)到上偏差2. 5 mm、下偏差0. 5 mm,葉型樣板與葉型面間的透光度要求彡1. 5mm,葉身2進(jìn)排氣邊緣背弧與盆弧要求采用R連接。根據(jù)以上技術(shù)要求，該葉片應(yīng)屬于精鍛級別。參見圖2 (圖2-1、圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖2_5)，30英寸鋁合金葉片鍛件圖， 為保證葉片的尺寸精度按鍛件圖設(shè)計(jì)時(shí)(序號(hào)4)在安裝螺紋柄的外形單面加放機(jī)加余量 2. 5mm，在葉身5前后端加放余量3mm，葉片進(jìn)排氣邊緣加放機(jī)加余量1mm，圖2_3為葉片葉身形狀的檢測及機(jī)加定位設(shè)計(jì)工藝凸臺(tái)(序號(hào)3)，葉片拔模斜度設(shè)計(jì)為7°，參考模鍛特征及葉片鍛造特點(diǎn)。如圖2-5所示，在葉片進(jìn)排氣邊加放余量1mm，葉片橋部設(shè)計(jì)為2mm，針對原始坐標(biāo)系葉片逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)平衡角13°，建立新坐標(biāo)系X、Y。按照新坐標(biāo)系建立葉片鍛件每個(gè)截面的葉型坐標(biāo)表(冷坐標(biāo)表)。參見圖2-1、圖2-3、圖2-4所示，葉片總長度超過700mm，而葉身5在安裝螺紋柄 4處的寬度約為158mm，葉身5在葉尖的寬度約為122mm (以上寬度為X、Y坐標(biāo)系的投影寬度)以上特征表明該產(chǎn)品為長條類，葉片厚度特點(diǎn)為中心與進(jìn)排氣邊沿差異很大，葉片后端與前段厚度差異也較大。參見圖3 葉片的制坯根據(jù)葉片安裝柄橫截面最大面積(包括毛邊橋部及侖部 70%)決定選用090的擠壓棒料，制坯件頭部1，設(shè)計(jì)為090X30，制坯件桿部2，設(shè)計(jì)為圓錐體，該鍛件的設(shè)計(jì)滿足了葉片各部位的用料要求，最大限度的節(jié)約了原材料。參見圖4 設(shè)計(jì)一個(gè)上模8、設(shè)計(jì)一個(gè)下模7，將鍛模中心線向右偏移6mm(如圖4_1 的序號(hào)9)，葉片毛邊槽橋部厚度設(shè)計(jì)為2mm (如圖4_2的序號(hào)10)，毛邊槽設(shè)計(jì)為上下倉部 11，葉片鍛模型腔尺寸(指葉片鍛件)應(yīng)加放0. 8%的熱漲量，同理葉型各截面的坐標(biāo)值也必須加放0. 8%的熱漲量，鍛模坐標(biāo)表為加放0. 8%的熱漲量的熱坐標(biāo)表。參見圖5，是鍛件切邊模的安裝總圖；參見圖5-1，是切邊陰模俯視圖，切邊陰模的模具中心線偏移6mm為葉片的中心線，切邊模設(shè)計(jì)3個(gè)螺紋孔3-M ；圖5-2是切邊陽模主視圖，序號(hào)12切邊陽模、序號(hào)13為陽模座、陽模與陽模座使用3個(gè)沉頭螺栓3-N連接；圖5-3 是陽模側(cè)視圖，圖5-4是切邊陽模F向視圖。鍛造工藝步驟
1.選用原材料牌號(hào)為6A02090鍛造鋁合金擠壓棒料，將鍛鋁合金棒料加熱，采用自由鍛工藝鍛造成與葉片形狀相近的坯件；
2.將坯件加熱，置于錘鍛模中錘鍛成型；
3.用切邊模切除毛邊；
4.用角磨機(jī)打磨切邊毛刺；
5.檢查葉盆、葉背的透光度，透光度≤1. 5mm的進(jìn)入下道工序，否則返回重鍛；
6.熱處理淬火；
7.冷校正；
8.人工時(shí)效處理。
在上述方法中，工藝條件按如下控制
①.選用原材料牌號(hào)為6A02090擠壓棒料；
②.自由鍛及模鍛加熱溫度480士10°C加熱時(shí)間彡170min ；
③.鍛模及制坯工裝預(yù)熱溫度200°C^250°C ；
④.始終鍛溫度490°C 380°C；
⑤.切邊溫度室溫；
⑥.熱處理使用帶風(fēng)扇的空氣電爐，淬火加熱溫度520士5°C，加熱保溫時(shí)間>90min, 出爐迅速入水淬火，水槽溫度30°C 40°C ；
⑦.冷校正利用原終鍛模對淬火后的鍛件進(jìn)行校形，要求校形面達(dá)到95%以上，葉盆與葉背在測具檢測截面上的透光度< 1. 2mm，鍛件必須在淬火后6小時(shí)以內(nèi)冷校正完畢；
⑧.人工時(shí)效用帶風(fēng)扇的電爐，時(shí)效溫度155士5°C，時(shí)效保溫時(shí)間>12小時(shí)，出爐空冷。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金葉片，主要用于礦山和公路隧道風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于該葉片以鋁合金為材料，用精密鍛造工藝制成。
2.權(quán)利要求1所述鋁合金葉片的制造方法，包括步驟(1).根據(jù)葉片的幾何尺寸及輪廓形狀制造一套鍛造模具，該模具包括錘鍛模和切邊模；⑵.將鍛鋁合金棒料加熱，采用自由鍛工藝鍛造成與葉片形狀相近的坯件；(3).將坯件加熱，置于錘鍛模中錘鍛成型；(4).用切邊模切除毛邊；(5).用角磨機(jī)打磨切邊毛刺；(6).檢查葉身的葉盆、葉背的透光度，透光度彡1.5mm的進(jìn)入下道工序，否則返回重鍛；(7)·熱處理淬火；(8)·冷校正；(9).人工時(shí)效處理。
3.按權(quán)利要求2所述的鋁合金葉片的制造方法，其特征在于在該方法中，工藝條件按如下控制①.選用原材料牌號(hào)為6A02090擠壓棒料；②.自由鍛及模鍛加熱溫度470°C 490°C，加熱時(shí)間彡170min；③.鍛模及制坯工裝預(yù)熱溫度200°C^250°C ；④.始終鍛溫度490°C 380°C；⑤.切邊溫度室溫；⑥.熱處理使用帶風(fēng)扇的空氣電爐，淬火加熱溫度515°C 525°C，加熱保溫時(shí)間彡90min,出爐迅速入水淬火，水槽溫度30°C 40°C ；⑦.冷校正利用原終鍛模對淬火后的鍛件進(jìn)行校形，要求校形面達(dá)到95%以上，葉盆與葉背在測具檢測截面上的透光度< 1. 2mm，鍛件必須在淬火后6小時(shí)以內(nèi)冷校正完畢；⑧.人工時(shí)效用帶風(fēng)扇的電爐，時(shí)效溫度150 160°C，時(shí)效保溫時(shí)間>12小時(shí)，出爐空冷。
4.按權(quán)利要求2所述的鋁合金葉片的制造方法，其特征在于，所述錘鍛模分為上模和下模，葉身部分分模按上下型線分模；下模對應(yīng)葉身背弧，上模對應(yīng)葉身盆弧，葉片安裝柄、 葉尖工藝凸臺(tái)中心與型線中心一致；葉片的長度的兩端面拔模斜度為r。
全文摘要
本發(fā)明公開一種主要用于礦山和公路隧道用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子鋁合金葉片，該葉片以鋁合金為材料，用精密鍛造工藝制成。制造步驟①根據(jù)葉片的幾何尺寸及輪廓形狀制造一套鍛造模具，該模具包括錘鍛模和切邊模；②將鍛鋁合金棒料加熱，采用自由鍛工藝鍛造成與葉片形狀相近的坯件；③將坯件加熱，置于錘鍛模中錘鍛成型；④用切邊模切除毛邊；⑤用角磨機(jī)打磨切邊毛刺；⑥檢查葉身的葉盆、葉背的透光度，透光度≤1.5mm的進(jìn)入下道工序，否則返回重鍛；⑦熱處理淬火；⑧冷校正；⑨人工時(shí)效處理。用上述材料和方法制造的葉片，其密度、強(qiáng)度比鑄造鋁合金葉片更高，采用相同規(guī)格的葉片，可提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和流量，風(fēng)機(jī)性能增強(qiáng)，成本降低。
文檔編號(hào)F04D29/38GK102162469SQ20111009260
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者茍大強(qiáng), 謝孝泉 申請人:四川振強(qiáng)模鍛有限公司