使用潤滑、熱阻且摩擦減小的墊鍛造合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及合金鑄塊和其它合金工件。更特定來說，本公開設(shè)及用于處理合金鑄 塊和其它合金工件的物件、系統(tǒng)和方法。 陽00引發(fā)明背景
[0003] "鍛造"是指通過塑性變形加工和/或定形固態(tài)材料。鍛造可與固態(tài)材料形成操作 的其它主要分類（即，機(jī)械加工（通過切割、研磨或W其它方式從工件移除材料而使工件成 形）和鑄造（模制液態(tài)材料，所述液態(tài)材料凝固W保持模具的形狀））區(qū)分。"可鍛性"是材 料成功塑性變形的相對(duì)能力。可鍛性取決于若干因素，包含（例如）鍛造條件（例如，工件 溫度、模具溫度和變形速率）和材料特性（例如，組成、微結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)）。影響給定工件 的可鍛性的另一因素是使模具表面與工件表面相互作用的摩擦學(xué)。鍛造操作中模具表面與 工件表面之間的相互作用設(shè)及熱傳遞、摩擦和磨損。如此，工件與鍛造模具之間的熱絕緣和 /或潤滑可影響可鍛性。
[0004] 各種合金可表征為"斷裂敏感的"。鑄塊和由斷裂敏感合金組成的其它工件可在鍛 造操作期間沿著其表面和/或邊緣或在表面和內(nèi)部處的材料W不同速率移動(dòng)的情況下在 內(nèi)部形成斷裂。由斷裂敏感合金形成物件可能成問題，因?yàn)槔珏懺旎蚱渌鼰峒庸げ僮髌?間形成的斷裂可能需要從被加工物件移除，運(yùn)增加了生產(chǎn)時(shí)間和費(fèi)用，同時(shí)降低收率。 陽〇化]本領(lǐng)域已知通過使用潤滑劑來減少鍛造操作期間的摩擦。不適當(dāng)或不一致鍛造潤 滑可導(dǎo)致工件的非均一塑性變形，運(yùn)通常是不合需要的。舉例來說，非均一塑性變形可導(dǎo)致 在鍛造操作期間工件的"滾光"和/或工件中形成空穴。然而，先前鍛造潤滑劑可具有導(dǎo)致 低于標(biāo)準(zhǔn)的鍛造物件的各種缺陷。
[0006] 鑒于當(dāng)前鍛造技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種鍛造合金（尤其是斷裂敏感合金）的更有效 和/或更具成本效益的方法將是有利的。另外，減少鍛造操作期間模具與工件之間的摩擦 將是有利的。更一般來說，提供一種用于鍛造合金鑄塊和其它合金工件的改進(jìn)的方法將是 有利的。 發(fā)明概要
[0007] 根據(jù)某些非限制性實(shí)施方案，描述了用于處理合金鑄塊和其它合金工件的物件、 系統(tǒng)和方法。
[0008] 根據(jù)本公開的各種非限制性實(shí)施方案設(shè)及一種用于鍛造工件的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可 包括模具、合金工件，W及定位在模具的至少一部分與合金工件中間的墊。所述墊可包括多 個(gè)層，包含具有第一熱阻和第一摩擦系數(shù)的第一層，W及具有第二熱阻和第二摩擦系數(shù)的 第二層。第一熱阻可大于第二熱阻，且第一摩擦系數(shù)可大于第二摩擦系數(shù)。在各個(gè)非限制 性實(shí)施方案中，第一層包括KOAWOOL且第二層包括玻璃纖維。
[0009] 根據(jù)本公開的額外非限制性實(shí)施方案設(shè)及一種在鍛造操作期間使用的多層墊，其 中所述多層墊包括第一潤滑層、第二潤滑層，W及定位在第一潤滑層與第二潤滑層中間的 第一絕緣層。第一潤滑層可進(jìn)一步包括工件接觸表面，且第二潤滑層可進(jìn)一步包括模具接 觸表面。第一潤滑層和第二潤滑層中的至少一者可包括玻璃纖維，且第一絕緣層可包括陶 瓷纖維。第一潤滑層和第二潤滑層的摩擦系數(shù)可小于第一絕緣層的摩擦系數(shù)，和/或第一 絕緣層的熱導(dǎo)率可小于第一潤滑層和第二潤滑層的熱導(dǎo)率。在各個(gè)非限制性實(shí)施方案中， 所述多層墊可包括用于將至少第一潤滑層和第二潤滑層相對(duì)于彼此緊固的緊固件。此外， 在各個(gè)非限制性實(shí)施方案中，第一潤滑層和第二潤滑層可形成絕緣層可安置到其中的套 筒。
[0010] 根據(jù)本公開的更多非限制性實(shí)施方案設(shè)及一種用于熱加工工件的方法，所述方法 包括：將合金工件加熱到環(huán)境溫度W上的溫度；將多層墊定位在合金工件與模具之間，其 中所述多層墊包括潤滑層和熱阻層；W及熱加工所述合金工件。熱加工所述合金工件可包 括利用模具向合金工件施加力W使合金工件發(fā)生塑性變形。利用模具向合金工件施加力W 使合金工件發(fā)生塑性變形可包括鐵鍛（upset化rging)合金工件。所述方法可進(jìn)一步包括 將多個(gè)多層墊定位在合金工件與至少一個(gè)模具之間，使合金工件預(yù)成型，和/或由經(jīng)熱加 工的合金工件制造物件。將工件暴露于高于環(huán)境溫度的溫度可包括將合金工件加熱到合金 的再結(jié)晶溫度W上且合金的烙點(diǎn)溫度W下的溫度。
[0011] 根據(jù)本公開的進(jìn)一步非限制性實(shí)施方案設(shè)及根據(jù)本公開的方法的任一者制造或 處理的合金工件。
[0012] 根據(jù)本公開的更進(jìn)一步非限制性實(shí)施方案設(shè)及由根據(jù)本公開的方法的任一者制 造或處理的合金工件制成或包含所述合金工件的制品。此類制品包含例如噴射引擎組件、 固定式滿輪組件、閥、引擎組件、轉(zhuǎn)軸和緊固件。
[0013] 附圖簡述
[0014] 可通過結(jié)合附圖考慮W下描述來更好地理解本文描述的各個(gè)非限制性實(shí)施方案， 在附圖中：
[0015] 圖1A-1C是說明用于形成有頭緊固件的壓印模具鐵鍛方法的橫截面示意圖；
[0016] 圖2A是由圖1A-1C中描繪的壓印模具鐵鍛方法形成的有頭緊固件的正視圖； 陽017] 圖2B是圖2A的有頭緊固件的頭部的詳細(xì)視圖；
[0018]圖3A是說明在無摩擦條件下操作的開式模具鐵鍛系統(tǒng)的橫截面示意圖；
[0019]圖3B是說明在高摩擦條件下操作的開式模具鐵鍛系統(tǒng)的橫截面示意圖；
[0020] 圖4A和4B是說明根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的開式模具鐵鍛操作的橫 截面示意圖，其中多層墊定位在開式模具與工件之間；
[0021]圖5是說明根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的壓印模具鐵鍛系統(tǒng)的示意圖， 其中多層墊定位在壓印模具與工件之間；
[0022]圖6A是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案由圖5中描繪的壓印模具鐵鍛系統(tǒng) 形成的有頭緊固件的正視圖；
[0023]圖6B是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的圖6A的有頭緊固件的頭部的詳細(xì) 視圖；
[0024] 圖7是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案用于鍛造操作中的多層墊的透視圖；
[0025] 圖8是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的圖7的多層墊的正視圖；
[00%]圖9是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的用于鍛造操作中的多層墊的橫截 面正視圖；
[0027] 圖10是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的圖9的多層墊的平面圖；
[0028] 圖11是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的用于鍛造操作中的多層墊的平面 圖，其描繪處于部分組裝配置中的多層墊；W及
[0029] 圖12是根據(jù)本公開的各個(gè)非限制性實(shí)施方案的圖11的多層墊的平面圖，其描繪 處于組裝配置中的多層墊。
[0030] 某些非限制性實(shí)施方案的描述
[0031] 應(yīng)理解，所公開實(shí)施方案的各種描述已經(jīng)簡化W僅說明與對(duì)所公開實(shí)施方案的清 晰理解有關(guān)的那些特征、方面、特性等，同時(shí)為清楚起見排除其它特征、方面、特性等。本領(lǐng) 域一般技術(shù)人員在考慮所公開實(shí)施方案的當(dāng)前描述后將認(rèn)識(shí)到，其它特征、方面、特性等在 所公開實(shí)施方案的特定實(shí)現(xiàn)方式或應(yīng)用中可能是合乎需要的。然而，因?yàn)檫\(yùn)些其它特征、 方面、特性等可由本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在考慮所公開實(shí)施方案的當(dāng)前描述后容易確認(rèn)且實(shí) 施，因此對(duì)于所公開實(shí)施方案的完整理解并非必需的，所W本文不提供對(duì)運(yùn)些其它特征、方 面、特性等的描述。如此，應(yīng)理解，本文陳述的描述僅為示例性且說明所公開實(shí)施方案，且不 希望限制僅由權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的范圍。
[0032]在本公開中，除非另外指示，否則表達(dá)數(shù)量或特性的所有數(shù)字應(yīng)理解為在所有例 子中由術(shù)語"約"加前綴和修改。因此，除非相反地指示，否則W下描述中陳述的所有數(shù)字 參數(shù)可依據(jù)試圖在根據(jù)本公開的實(shí)施方案中獲得的所要性質(zhì)而變化。舉例來說，術(shù)語"約" 可指在給定測量的性質(zhì)或精度的情況下所測量數(shù)量的可接受誤差程度。典型的示例性誤差 程度可在給定值或值范圍的20%內(nèi)、10%內(nèi)或5%內(nèi)。起碼（且并不意圖限制權(quán)利要求書 的范圍的等效原則的應(yīng)用），當(dāng)前描述中描述的每一數(shù)字參數(shù)應(yīng)至少鑒于所報(bào)告有效位的 數(shù)目且通過應(yīng)用一般舍入技術(shù)來解釋。
[0033] 并且，本文所述的任何數(shù)字范圍希望包含其中歸入的所有子范圍。舉例來說，"1到 10"的范圍希望包含所述最小值1與所述最大值10之間（且包含1和10)的所有子范圍， 即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。本文所述的任何最大數(shù)字限制希 望包含其中歸入的所有較低數(shù)字限制，且本文所述的任何最小數(shù)字限制希望包含其中歸入 的所有較高數(shù)字限制。因此，申請(qǐng)人保留修訂本公開的權(quán)利，包含權(quán)利要求書，W明確陳述 本文明確陳述的范圍內(nèi)歸入的任何子范圍。所有此類范圍希望在本文固有地公開使得用W 明確陳述任何此類子范圍的修訂將符合35U.S.C. § 112 (第一章）W及35U.S.C. § 132 (a) 的要求。
[0034] 除非另外指示，否則如本文使用的語法冠詞"一個(gè)"、"一（a/an)"和"所述"希望包 含"至少一個(gè)"或"一或多個(gè)"。因此，本文使用所述冠詞來指冠詞的語法對(duì)象的一或一者W 上（即，至少一者）。借助實(shí)例，"組件"意味著一或多個(gè)組件，且因此可能預(yù)期一個(gè)W上組 件，且可在所描述實(shí)施方案的實(shí)現(xiàn)方式中采用或使用所述一個(gè)W上組件。
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