專(zhuān)利名稱(chēng)：用于刻劃鑄錠和將其斷開(kāi)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于將鑄錠斷開(kāi)為進(jìn)行后續(xù)加工的單獨(dú)坯料的方 法。另一方面，本發(fā)明涉及用于通過(guò)刻劃鑄錠并且使用壓力將其斷開(kāi) 而將鑄錠斷開(kāi)為分離坯料的設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬，包括鈦、鎳和鈷的超合金，通常以鑄錠形成，以便存儲(chǔ)或 運(yùn)輸，并且后面通常通過(guò)熔化和鑄造鑄錠或一部分鑄錠來(lái)形成期望部 件。鑄錠可使用真空熔制或空氣中熔制方法形成，所述方法涉及將熔 化的一定量材料注入直立的圓柱狀模具中，使所述材料在所述模具中 冷卻。當(dāng)材料在模具中冷卻時(shí)，由于重力形成密度梯度，其中鑄錠靠 近模具底部密度較大，靠近頂部密度較小。而且，由于模具內(nèi)材料的 不均勻冷卻，通常被稱(chēng)為"縮管"的凹部形成在模具頂部。因而，鑄 錠通常在成分或結(jié)構(gòu)方面不一致，并且多個(gè)鑄錠相對(duì)于彼此不一致。
超合金通常用于航空和醫(yī)學(xué)行業(yè)精密部件的形成，例如渦輪葉片 和手術(shù)植入物。通常的示例性超合金標(biāo)有例如Inconel⑧、Mar⑧和 Rene⑧等商標(biāo)。鑄錠通常以直徑范圍為2"到20，，并且長(zhǎng)度達(dá)4英尺或 更長(zhǎng)出廠。當(dāng)需要特定量的材料用于期望部件時(shí)，鑄錠的一部分，通 常稱(chēng)為坯料，從鑄錠分離用于進(jìn)一步加工。坯料的長(zhǎng)度由所需材料的 重量確定。超合金密度非常大，通常密度為約0.3磅每立方英寸。
已知通過(guò)使用研磨刀片或鋸條來(lái)將坯料從鑄錠切下以由鑄錠形成
坯料。在該方法的一種變型中，研磨刀片將鑄錠一側(cè)在期望坯料長(zhǎng)度 處開(kāi)槽，然后向鑄錠加壓將其在槽口處斷開(kāi)。但是，已經(jīng)證明，研磨刀片的使用由于兩個(gè)原因是不受歡迎的。首先，刀片在鑄錠中形成等 于刀片厚度的切口，并且損失來(lái)自切口的材料。超合金材料的鑄錠非 常昂貴，切口損失的材料的累積成本很高。第二，當(dāng)切割或開(kāi)槽時(shí)， 尤其是如果坯料由具有縮管的鑄錠端部形成，來(lái)自研磨刀片的污染物 可能嵌入坯料中。這些污染物可不利地影響坯料的質(zhì)量，因此影響由 坯料形成的成品部件的質(zhì)量。由將鑄錠的 一側(cè)切口產(chǎn)生的另 一個(gè)問(wèn)題 是，產(chǎn)生的斷口沿著貫穿鑄錠的不確定路徑。因此坯料的尺寸可能大 于或小于期望的用于后序加工的尺寸。如果尺寸大，則材料必須去除， 導(dǎo)致進(jìn)一步浪費(fèi)。如果小，則必須進(jìn)行坯料補(bǔ)充，即使沒(méi)有更多的浪 費(fèi)，仍導(dǎo)致更長(zhǎng)的加工時(shí)間。
另一種從鑄錠形成坯料的已知方法涉及在鐵砧上方斷開(kāi)鑄錠，其 中鑄錠放置在鐵砧上以在期望坯料長(zhǎng)度處接觸鐵砧上的尖銳點(diǎn)。尖銳 點(diǎn)用作支點(diǎn)，通過(guò)壓力使鑄錠在所述支點(diǎn)上方斷開(kāi)。用于從鑄錠形成 坯料的另一種方法涉及在期望坯料長(zhǎng)度處使用人字形件將鑄錠開(kāi)槽， 然后沖擊鑄錠端部來(lái)在槽口處將坯料斷開(kāi)。這些方法都具有坯料上斷 開(kāi)路徑不確定的問(wèn)題，導(dǎo)致坯料具有比用于期望部件所需的多或少的 材料。如果具有太多的材料，則過(guò)多的材料通常使用研磨操作從斷開(kāi) 邊緣去除，導(dǎo)致材料損失，并且增加污染的風(fēng)險(xiǎn)。
需要一種用于形成坯料的有效設(shè)備和方法，其使每個(gè)鑄錠的可使 用材料量最大化，并且減小材料污染的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
提供了 一種用于刻劃鑄錠和將其斷開(kāi)為坯料的設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明， 所述設(shè)備包括刻劃臺(tái)和斷開(kāi)臺(tái)。所述刻劃臺(tái)具有刻劃組件，用于在期 望坯料長(zhǎng)度處在鑄錠中形成周向刻劃槽。斷開(kāi)臺(tái)具有液壓機(jī)來(lái)使鑄錠 在刻劃槽處斷開(kāi)以形成坯料。所述設(shè)備可進(jìn)一步包括用于自動(dòng)控制所 述設(shè)備的控制系統(tǒng)。所述鑄錠設(shè)置在所述液壓機(jī)中的上和下反作用板 之間，其中所述刻劃槽部分或全部位于所述下反作用板上方。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種用于刻劃鑄錠和將其斷開(kāi)為 坯料的方法。所述鑄錠在沿所述鑄錠長(zhǎng)度的至少兩點(diǎn)稱(chēng)重。計(jì)算鑄錠的密度，并且用于確定給定材料重量所需的期望坯料長(zhǎng)度。然后在期 望的坯料長(zhǎng)度處在鑄錠中進(jìn)行周向刻劃。最后，使坯料在刻劃處從鑄 錠斷開(kāi)。


附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的立體圖。 圖2是圖l設(shè)備的刻劃臺(tái)的俯視圖。
圖3A是用于與圖2的刻劃臺(tái)一起使用的切割工具刀片第一實(shí)施
例的俯^L圖。
圖3B是圖3A中所示的切割工具刀片的側(cè)視圖。
圖3C是具有由圖3A和3B的工具形成的刻劃槽的鑄錠側(cè)視圖。
圖4A是與圖2的刻劃臺(tái)一起使用的切割工具刀片第二實(shí)施例的
俯視圖。
圖4B是圖4A中所示的切割工具刀片的側(cè)視圖。
圖4C是具有由圖4A和4B的工具形成的刻劃槽的鑄錠側(cè)視圖。
圖5是圖l設(shè)備的斷開(kāi)臺(tái)的正視圖。
圖6是圖l設(shè)備的斷開(kāi)臺(tái)局部的剖視圖，顯示了用于斷開(kāi)的鑄錠 的定位。
圖7是沿圖6的線7-7的端視圖。
圖8是具有附加部件的圖6的局部的剖視圖。圖9是沿圖8的線9-9的端視圖。
圖10是圖8在緊接著坯料從鑄錠斷開(kāi)后的視圖。
圖11是修整之前的坯料的側(cè)視圖。
圖12是圖l設(shè)備的斷開(kāi)臺(tái)局部的剖視圖，顯示了用于斷開(kāi)的鑄錠 的可替代定位。
圖13是具有附加部件的圖12的局部的剖視圖。
圖14是圖13在緊接著坯料從鑄錠斷開(kāi)之后的視圖。
圖15是圖l設(shè)備的斷開(kāi)臺(tái)局部的剖視圖，顯示了可替代的撞錘結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明用于將鑄錠100刻劃和斷開(kāi)為坯料102的設(shè) 備IO。設(shè)備IO包括刻劃臺(tái)12和斷開(kāi)臺(tái)14,優(yōu)選與適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)(未顯示) 一起同步操作。設(shè)備10還可包括用于將鑄錠100供到 刻劃臺(tái)12的裝料臺(tái)16，和用于將坯料傳送離開(kāi)斷開(kāi)臺(tái)14的輸送臺(tái)18。 輸送臺(tái)18可將坯料輸送到可選的修整臺(tái)14，這將在下面討論。
裝料臺(tái)16包括底部20，底部20保持用于盛裝所供的鑄錠100并 且用于將鑄錠100送到刻劃臺(tái)12的支架22。裝料臺(tái)16還包括稱(chēng)重組 件24。稱(chēng)重組件24具有一對(duì)設(shè)置用于對(duì)鑄錠兩端稱(chēng)重的稱(chēng)。重量信 息(優(yōu)選以數(shù)字形式)被發(fā)送到控制系統(tǒng)來(lái)計(jì)算鑄錠的密度，并且該 計(jì)算用于確定給定材料重量所需的坯料的長(zhǎng)度。每一個(gè)坯料所需的材 料重量可輸入控制系統(tǒng)中。給定密度和所需重量，控制系統(tǒng)可計(jì)算達(dá) 到所需重量需要的坯料長(zhǎng)度。雖然作為裝料臺(tái)16的一部分示出，但是 稱(chēng)重組件24可選地可以是刻劃臺(tái)12的一部分，或其可以是另一單獨(dú) 工作臺(tái)的一部分。
另外參照?qǐng)D2，刻劃臺(tái)12主要為包括用于牢固固定鑄錠的定位組 件26和用于刻劃鑄錠的刻劃組件28的車(chē)床。傳送裝置30將鑄錠從稱(chēng) 重臺(tái)24輸送經(jīng)過(guò)定位組件并且經(jīng)過(guò)刻劃組件28。傳送裝置30支撐在 底部32上，所述底部32還可支撐定位組件26和/或刻劃組件28。傳 送裝置30優(yōu)選為具有可移動(dòng)推動(dòng)臂36的一組線性排列的輥?zhàn)?4，所 述可移動(dòng)推動(dòng)臂36用于使鑄錠在輥?zhàn)?4上前進(jìn)。傳送裝置30可豎直 移動(dòng)來(lái)適應(yīng)不同直徑的鑄錠。用于與設(shè)備10的優(yōu)選的鑄錠直徑范圍為 2"到任何實(shí)用的上限。
定位組件26包括卡盤(pán)38，所述卡盤(pán)38可在其中鑄錠100可不受 阻礙地移動(dòng)經(jīng)過(guò)刻劃臺(tái)12的打開(kāi)位置和其中鑄錠夾緊在卡盤(pán)38中的 閉合位置之間移動(dòng)?？ūP(pán)38可完全旋轉(zhuǎn)做360°運(yùn)動(dòng)，并且被驅(qū)動(dòng)來(lái) 使夾緊在其中的鑄錠旋轉(zhuǎn)?？虅澖M件28包括具有切割工具42的工具 保持和驅(qū)動(dòng)裝置40。工具保持和驅(qū)動(dòng)裝置40可在其中切割工具42不 與鑄錠接觸的分離位置和其中切割工具42與鑄錠表面接觸的接合位置之間移動(dòng)。當(dāng)工具保持和驅(qū)動(dòng)裝置40隨著鑄錠100與卡盤(pán)38的旋 轉(zhuǎn)移動(dòng)到接合位置時(shí)，切割工具42將鑄錠刻上達(dá)預(yù)定凹槽深度的凹槽 102。優(yōu)化凹槽深度來(lái)減小切割鑄錠時(shí)從鑄錠損失的材料。不管鑄錠的 直徑如何，凹槽深度的優(yōu)選范圍為0.06，，到0.500"。凹槽深度可預(yù)編程 到設(shè)備10的控制系統(tǒng)中。當(dāng)卡盤(pán)38旋轉(zhuǎn)時(shí)，從鑄錠去除的材料為熱 的且氧化，使其不適于立即回收。如果使切割區(qū)域沒(méi)有氧氣，例如， 如果其在工作空間中充滿惰性氣體來(lái)代替氧氣，則去除的材料將以可 收集并且容易回收用于以后使用的未污染碎屑的形式脫離。
圖3A和3B中顯示了用于與工具保持和驅(qū)動(dòng)裝置40 —起使用的 適當(dāng)?shù)那懈罟ぞ?2。切割工具42優(yōu)選為具有用于刻劃鑄錠的四個(gè)筆 直側(cè)邊44和四個(gè)切割頂點(diǎn)46的菱形。角度a優(yōu)選為55。，以形成相 同角度的凹槽，但是使用其他的切割角度也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。切割 角度a優(yōu)選范圍為35-90。。示例性的切割工具42可從Greenleaf公司 (Saegertown， PA )購(gòu)買(mǎi)，并且由碳化硅，纖維強(qiáng)化陶瓷材料制成。 圖3C中示出由切割工具42形成的刻劃槽102。
圖4A和4B中顯示了另一種適當(dāng)?shù)那懈罟ぞ?8，所述切割工具 48為具有四個(gè)凹入側(cè)邊50和四個(gè)切割頂點(diǎn)52的菱形。側(cè)邊50的凹 入形狀在鑄錠中形成彎曲或斜切的凹槽。圖4C中示出由切割工具48 形成的刻劃槽104。當(dāng)斷開(kāi)使用切割工具48刻劃的鑄錠時(shí)，形成的坯 料具有帶圓角邊緣的斷開(kāi)端，這對(duì)于用來(lái)熔化后序形成坯料的某些方 法是期望的。已經(jīng)確定，切割工具42， 48的每一個(gè)刀刃46， 52可在 變鈍之前進(jìn)行約10-12次切割，以使每一個(gè)切割工具可用于形成最多 40-48次刻劃?？ūP(pán)旋轉(zhuǎn)速度和工具保持和驅(qū)動(dòng)裝置40的運(yùn)動(dòng)設(shè)置為 使得可在短時(shí)間內(nèi)完成鑄錠的完全刻劃。
控制系統(tǒng)將通常使鑄錠100前進(jìn)到工具保持和驅(qū)動(dòng)裝置40下面的 正確位置來(lái)在期望坯料長(zhǎng)度處形成刻劃槽102, 104。位置檢測(cè)器(未 顯示)也可設(shè)置在刻劃臺(tái)12上，并且與控制系統(tǒng)通訊來(lái)感測(cè)何時(shí)鑄錠 100正確定位。當(dāng)鑄錠100在工具保持和驅(qū)動(dòng)裝置40下面的正確位置 中時(shí)，卡盤(pán)38將移動(dòng)到閉合位置，并且刻劃組件28將移動(dòng)到接合位置來(lái)形成刻劃槽102， 104。在刻劃槽形成之后，鑄錠將前進(jìn)到工具保 持和驅(qū)動(dòng)裝置40下面的正確位置，用于在待形成的另一個(gè)坯料期望坯 料長(zhǎng)度處形成下一個(gè)刻劃槽。繼續(xù)該循環(huán)，直到為多個(gè)坯料刻劃整個(gè) 鑄錠。
在刻劃操作完成后，鑄錠100前進(jìn)到斷開(kāi)臺(tái)14。現(xiàn)在參照?qǐng)D5， 斷開(kāi)臺(tái)14包括支撐用于將鑄錠100斷開(kāi)為坯料的液壓機(jī)56的構(gòu)架54 和當(dāng)坯料斷開(kāi)時(shí)用于固定鑄錠的支撐組件57。支撐組件57包括上反 作用板58和下反作用板60，其可相對(duì)于彼此從其中鑄錠100可無(wú)阻 礙地移動(dòng)經(jīng)過(guò)支撐組件的打開(kāi)位置移動(dòng)到其中鑄錠固定在上反作用板 58和下反作用板60之間的閉合位置。上反作用板58和下反作用板60 由支撐在構(gòu)架54上的液壓組件62移動(dòng)。上反作用板58和下反作用板 60由控制系統(tǒng)控制，并且鑄錠100由控制系統(tǒng)前進(jìn)到用于將坯料從鑄 錠斷開(kāi)的液壓機(jī)56下面的正確位置，如下面所討論，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)已 經(jīng)計(jì)算了待形成坯料的所需長(zhǎng)度。而且，控制系統(tǒng)可與構(gòu)架54上的刻 劃?rùn)z測(cè)器(未顯示)通訊，刻劃?rùn)z測(cè)器將確定何時(shí)刻劃槽102, 104 到達(dá)正確位置?？虅?rùn)z測(cè)器可以是檢測(cè)何時(shí)鑄錠100中的刻劃槽102， 104經(jīng)過(guò)激光束的傳感器。
液壓機(jī)56包括操作撞錘66來(lái)豎直運(yùn)動(dòng)的液壓組件64。優(yōu)選地， 撞錘66以足夠使最大直徑的鑄錠斷裂的力操作。當(dāng)豎直向下移動(dòng)時(shí)， 在撞錘66—端上的斷開(kāi)墊68設(shè)置成接觸鑄錠100的遠(yuǎn)離刻劃槽102， 104的遠(yuǎn)端70。待斷開(kāi)為坯料的鑄錠100的遠(yuǎn)端70 (即鑄錠的未夾緊 端)設(shè)置在可移動(dòng)的坯料支架78上方。坯料支架78接收從鑄錠斷開(kāi) 后的坯料，然后通過(guò)液壓缸80移動(dòng)來(lái)將坯料從斷開(kāi)臺(tái)14送出。坯料 可送出到輸送臺(tái)18，輸送臺(tái)18可包括類(lèi)似于用于刻劃臺(tái)12的傳送裝 置30的傳送裝置或其他適當(dāng)?shù)挠糜趯⑴髁纤统鰯嚅_(kāi)臺(tái)14的裝置。
現(xiàn)在看圖6-9，顯示了關(guān)于鑄錠在斷開(kāi)操作過(guò)程中一種可能定位 的詳細(xì)情況。這里，鑄錠100具有刻劃槽102，刻劃槽102包括在凹 槽底部的刻劃線106、在鑄錠的坯料部分IIO(即鑄錠的將變成坯料的 部分)上的前肩108和在刻劃線的相對(duì)于前肩的另一側(cè)上的后肩112。下反作用板60以大于鑄錠100半徑的半徑彎曲(見(jiàn)圖7)。其具有在 前邊緣116處終止的上表面114。上反作用板58也以大于鑄錠IOO半 徑的半徑彎曲。其具有接觸表面118和從接觸表面的前拐角122斜切 到上反作用板的前邊緣124的緩減部120。當(dāng)適當(dāng)放置時(shí)，鑄錠100 位于上反作用板58和下反作用板60之間，在所述板的凹形彎曲部?jī)?nèi)， 并且被牢固固定在所述板之間，以使反作用板58, 60和鑄錠100之間 的接觸點(diǎn)126， 128直接彼此相對(duì)。反作用板58， 60的曲率有助于確 保接觸點(diǎn)126， 128的相對(duì)位置。而且，反作用板58， 60的較大的半 徑將有利于任何半徑的鑄錠100，只要其小于反作用板的半徑。 一個(gè) 或兩個(gè)反作用板可以是彎曲的。而且，可能每一個(gè)都不彎曲，只要操 作員可將其準(zhǔn)確定位以使接觸點(diǎn)126， 128彼此相對(duì)。
再次看圖6，該實(shí)施例中的鑄錠100定位成使下反作用板60的前 邊緣116位于刻劃槽102的前肩108和后肩112之間。下反作用板60 的上表面114在下接觸點(diǎn)126處支撐鑄錠100。明顯的是，后肩112 位于上表面114上在將變成加載點(diǎn)130處。上反作用板58將設(shè)置成使 緩減部120在后肩112上方延伸，其中接觸表面118的前拐角l22布 置在加載點(diǎn)130后，即比加栽點(diǎn)130離后肩112更遠(yuǎn)。撞錘斷開(kāi)墊68 設(shè)置用于向鑄錠100的遠(yuǎn)端70施加栽荷L。加載點(diǎn)130變成支點(diǎn)，加 載力L圍繞所述支點(diǎn)產(chǎn)生力矩。當(dāng)施加載荷L時(shí)，在緩減部120處的 反作用力進(jìn)一步減小在刻劃槽102后肩112處的應(yīng)變。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這 種定位對(duì)于具有較差延展性的鑄錠IOO看來(lái)是優(yōu)選的。
現(xiàn)在更仔細(xì)地看圖8和9，將看到，斷開(kāi)墊68具有相對(duì)于鑄錠100 以角度P設(shè)置的寬角度凹槽表面140。寬角度凹槽表面140尺寸制成 使得不管鑄錠的直徑如何都能接觸鑄錠100的上部。選擇角度[5來(lái)使 斷開(kāi)墊68能夠僅在遠(yuǎn)端70處接觸鑄錠100。坯料支架78設(shè)置在鑄錠 IOO下面，以距離D從其稍微間隔開(kāi)，所述距離D取決于形成鑄錠的 材料類(lèi)型。距離D對(duì)于更具延展性的材料將較大，并且對(duì)于較小延展 性的材料將較小?，F(xiàn)在也看圖10，撞錘斷開(kāi)墊68抵靠鑄錠100遠(yuǎn)端 70繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)增加載荷L，造成圍繞加栽點(diǎn)130的力矩快速增加。當(dāng)力矩超過(guò)鑄錠100的強(qiáng)度時(shí)，造成應(yīng)力斷裂基本沿刻劃線106傳播， 將坯料150在斷開(kāi)面152處從鑄錠100的剩余部分分離。坯料通過(guò)重 力作用下落到坯料支架78以進(jìn)一步加工。
當(dāng)發(fā)生斷裂時(shí)，由于大的作用載荷，巨大的震動(dòng)從加載點(diǎn)130傳 送到下反作用板60。因此，反作用板58， 60并且特別是下反作用板 60優(yōu)選由抗壓抗震的不脆的韌性材料制成。 一種示例性的材料為具有 至少54-56洛氏C石更度的S-7鋼。
通常，坯料150的斷開(kāi)面152將粗糙不平，具有尖銳點(diǎn)154。在 斷開(kāi)面152上具有尖銳點(diǎn)154的潛在問(wèn)題是，當(dāng)坯料后來(lái)落入爐缸中 時(shí)，尖銳點(diǎn)可能與爐缸表面作用，并且污染坯料，損壞成品的純度。 因此，修整操作可選地在坯料150離開(kāi)斷開(kāi)臺(tái)14之后進(jìn)行，以將尖銳 點(diǎn)從斷開(kāi)面152去除。輸送臺(tái)18可將坯料150輸送到修整臺(tái)。修整臺(tái) 可包括用于任何期望修整工藝的設(shè)備，所述修整工藝將從坯料上的斷 開(kāi)面152去除或鈍化任何尖銳點(diǎn)。 一種適當(dāng)?shù)男拚に嚍閬?lái)自撞針槍 的針擊，其中鋼或不銹鋼針束重復(fù)撞擊坯料150的斷開(kāi)面152來(lái)鈍化 任何尖銳點(diǎn)。適當(dāng)?shù)男拚に噷?yōu)選避免斷開(kāi)面污染的可能性。
現(xiàn)在看圖12-14，可看到根據(jù)本發(fā)明用于定位鑄錠100來(lái)進(jìn)行斷 開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該實(shí)施例對(duì)于具有更好延展性的鑄錠 看來(lái)是優(yōu)選的。相同的部件標(biāo)有與圖6-11中所示的實(shí)施例相同的數(shù)字。 這里，在該實(shí)施例中的鑄錠100設(shè)置成使得下反作用板60的前邊緣 116經(jīng)過(guò)刻劃槽102的前肩108和后肩112定位。換句話說(shuō)，刻劃槽 102完全設(shè)置在下反作用板60上方。下反作用板60的上表面114在 下接觸點(diǎn)126處支撐鑄錠100。顯然，下反作用板60的前邊緣116在 將變成加載點(diǎn)140處與坯料部分110相鄰設(shè)置。通常加載點(diǎn)140和前 肩108之間的距離d為約7/8"，但是可接受的范圍可以是從剛大于零 到約一英寸的任何范圍。上反作用板58將設(shè)置成使緩減部120在后肩 112上方延伸，其中接觸表面118的前拐角122布置在加載點(diǎn)140后 面，優(yōu)選布置在刻劃槽102的另一側(cè)上。當(dāng)施加栽荷L時(shí)，在緩減部 120處的反作用力進(jìn)一步減小在加載點(diǎn)140處的應(yīng)變。撞錘斷開(kāi)墊68設(shè)置用于將載荷施加到鑄錠100的遠(yuǎn)端70。
加載點(diǎn)140變成支點(diǎn)，圍繞所述支點(diǎn)，載荷L產(chǎn)生力矩。圖13 顯示了產(chǎn)生載荷L的撞錘斷開(kāi)墊68和坯料支架78的定位，圖14顯 示了斷開(kāi)后各部件的位置。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該定位對(duì)于具有較高延展性的 鑄錠IOO看來(lái)是優(yōu)選的。
形成鑄錠100的材料的延展性還將確定載荷力L施加到坯料部分 IIO上的何處。較低的延展性意味著如前面所示載荷力L將施加在鑄 錠100的遠(yuǎn)端70處。但是較高的延展性可能要求載荷力L施加到遠(yuǎn) 端70內(nèi)側(cè)。圖15顯示了使載荷力L的定位能夠可調(diào)的實(shí)施例?？梢?動(dòng)撞錘斷開(kāi)墊160布置在液壓機(jī)56中，液壓機(jī)56平行于鑄錠100縱 軸即沿線A-A側(cè)向移動(dòng)。以這種方式，控制系統(tǒng)可將撞錘斷開(kāi)墊160 定位在用于接觸坯料部分上表面上的任何位置。
可看出，根據(jù)本發(fā)明用于刻劃鑄錠并且將其斷開(kāi)為單個(gè)坯料的方 法包括以淺凹槽刻劃鑄錠周?chē)缓笫硅T錠在刻劃線處斷開(kāi)。該方法 可使用設(shè)備10實(shí)現(xiàn)。 一個(gè)或多個(gè)鑄錠IOO放置在支架22上。最前面 的鑄錠前進(jìn)到稱(chēng)重臺(tái)24。期望材料重量的適當(dāng)坯料長(zhǎng)度由控制系統(tǒng)根 據(jù)由稱(chēng)重臺(tái)24提供的信息計(jì)算。由于稱(chēng)重臺(tái)24具有沿鑄錠長(zhǎng)度設(shè)置 在不止一點(diǎn)處的稱(chēng)，因此可將在不同點(diǎn)處的材料密度考慮在內(nèi)。因而， 單個(gè)鑄錠100可分割為不等長(zhǎng)度的坯料，但是每一個(gè)具有相同的重量。 然后鑄錠100被輸送到傳送裝置30,其使鑄錠前進(jìn)到刻劃臺(tái)12。當(dāng)鑄 錠100正確設(shè)置在刻劃組件28內(nèi)來(lái)形成用于第一坯料的刻痕時(shí)，卡盤(pán) 38將移動(dòng)到閉合位置?？虅澖M件28然后移動(dòng)至接合位置，在該接合 位置，切割工具42接觸鑄錠表面來(lái)以預(yù)定凹槽深度形成初始刻劃槽 102。卡盤(pán)38然后旋轉(zhuǎn)360。來(lái)使刻劃槽圍繞鑄錠沿周向延伸。然后切 割工具42從鑄錠移動(dòng)離開(kāi)到分離位置，并且卡盤(pán)38打開(kāi)。然后鑄錠 IOO前進(jìn)等于期望坯料長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，卡盤(pán)38在所述位置上閉合，并且 形成第二刻劃槽102。這個(gè)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行直到已經(jīng)刻劃整個(gè)鑄錠100 來(lái)形成要從鑄錠斷開(kāi)的坯料為止。然后鑄錠100由傳送裝置30前進(jìn)到 斷開(kāi)組件14。檢測(cè)器確定何時(shí)鑄錠刻劃線106到達(dá)位于用于從鑄錠斷開(kāi)第一坯料的液壓機(jī)56下面的正確位置。當(dāng)鑄錠100相對(duì)于液壓機(jī) 56處于正確位置中時(shí)，夾具58， 60移動(dòng)到閉合位置。然后液壓機(jī)56 致動(dòng)，由此撞錘斷開(kāi)墊68支撐鑄錠100的遠(yuǎn)端來(lái)斷開(kāi)坯料150。坯料 150由坯料支架78接收，坯料支架78移動(dòng)來(lái)將坯料從斷開(kāi)臺(tái)14送出。 鑄錠100由夾具58， 60松開(kāi)，并且前進(jìn)使得下一個(gè)刻劃線106正確設(shè) 置在液壓機(jī)56下面。繼續(xù)該循環(huán)，直到整個(gè)鑄錠IOO已經(jīng)斷開(kāi)成坯料 150。在離開(kāi)斷開(kāi)組件14后，坯料150可選地被輸送到修整臺(tái)來(lái)平整 坯料150斷開(kāi)面152上的任何尖銳點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備相對(duì)于現(xiàn)有方法和設(shè)備具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 首先，使在從鑄錠形成坯料過(guò)程中的材料損失最小化?？蓛?yōu)化凹槽深 度來(lái)使切割刻劃槽時(shí)從鑄錠切割的材料量最小化。而且，由于車(chē)床用 于刻劃鑄錠，從鑄錠切割的材料以碎屑離開(kāi)，所述碎屑可收集和回收 以用于以后使用。而且，減小了坯料污染的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)使用由例如碳 化硅纖維強(qiáng)化陶f(shuō):等硬材料制成的切割工具來(lái)形成淺凹槽，幾乎沒(méi)有 微粒從切割工具轉(zhuǎn)移到鑄錠。而且，所述設(shè)備特別有效。所述設(shè)備完 全自動(dòng)化，并且因而節(jié)約時(shí)間和操作成本。所述設(shè)備可調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)不 同直徑的鑄錠。
雖然以上結(jié)合一些其特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了具體描述，但是 應(yīng)可理解，這只是示例性的，而不是限制性的，并且所附權(quán)利要求的 范圍應(yīng)解釋為與現(xiàn)有技術(shù)允許的一樣寬。例如，撞錘斷開(kāi)墊68不必具 有凹槽或傾斜，而是可設(shè)置來(lái)接觸坯料部分110上的任何位置。但是 顯然，撞錘斷開(kāi)墊接觸坯料部分110處距離刻劃槽102， 104越遠(yuǎn)，關(guān) 于加栽點(diǎn)130的力矩越大。
權(quán)利要求
1. 一種由超合金材料的鑄錠(100)形成坯料(150)的方法，其特征在于以下步驟將所述鑄錠(100)的周?chē)虅澮园疾?102，104)，將鑄錠(100)固定在與所述凹槽(102，104)相鄰的上反作用板(58)和下反作用板(60)之間，和遠(yuǎn)離凹槽(102，104)沖壓所述鑄錠(100)的坯料部分(110)，直到凹槽中的應(yīng)力斷裂使坯料(150)在凹槽(102，104)處從鑄錠(100)斷開(kāi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，凹槽(102)由前肩(108) 和后肩(112)之間的刻劃線(106)形成，并且下反作用板(60)具 有前邊緣(U6)，其特征還在于，在固定步驟中，前邊緣(116)定位 在前肩(108)和后肩(112)之間來(lái)形成加載點(diǎn)(130)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述凹槽(102)由前肩 (108)和后肩(112)之間的刻劃線(106)，并且下反作用板(60)具有前邊緣(116)，其特征還在于，在固定步驟中，前邊緣(116)與 所述下反作用板(60)相鄰定位來(lái)形成加載點(diǎn)(140)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述上反作用 板(58 )具有在前拐角(122 )和前邊緣(124 )之間延伸的緩減部(120 )， 其特征還在于，所述前拐角(122)遠(yuǎn)離所述凹槽(102， 104)定位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征還在于修整所 述坯料(150)上斷開(kāi)面(152)來(lái)減小所述斷開(kāi)面上的尖銳點(diǎn)(154) 的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述修整步驟包括針擊所 述斷開(kāi)面(152)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述鑄錠(IOO) 的所述坯料部分(110)在沖壓步驟中在遠(yuǎn)端(7)處被沖壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征還在于確定所述坯料部分(110)長(zhǎng)度的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述確定步驟包括輸入期 望坯料(150)的預(yù)定重量，在多于一點(diǎn)處對(duì)所述鑄錠(100)進(jìn)行稱(chēng) 重，以確定其長(zhǎng)度上的密度，并且計(jì)算形成所述預(yù)定重量的坯料(150) 所需要的坯料部分(110)的長(zhǎng)度。
10. —種用于由超合金材料的圓柱狀鑄錠(100 )形成坯料(150 ) 的設(shè)備，其特征在于用于在所述鑄錠(100)中形成周向刻劃槽(102， 104)的刻劃臺(tái)(14)和用于使所述鑄錠(100)的坯料部分(110)在 所述刻劃槽(102， 104)處斷開(kāi)以形成所述坯料(150)的斷開(kāi)臺(tái)(16)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其特征還在于，通過(guò)稱(chēng)重組件 (24)來(lái)計(jì)算所述坯料部分(110)的長(zhǎng)度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10-11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述刻劃 臺(tái)(14)為車(chē)床。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征還在于能 夠以35和90度之間的角度形成刻劃槽(102， 104)的切割工具(42， 48)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述斷開(kāi) 臺(tái)(16 )包括支撐組件(57 )，所述支撐組件(57 )包括上反作用板(58 ) 和下反作用板(60),所述上反作用板(58)和下反作用板(60)能相 對(duì)于彼此可從其中所述鑄錠(100 )能不受阻礙地移動(dòng)經(jīng)過(guò)所述支撐組 件(57)的打開(kāi)位置移動(dòng)到其中所述鑄錠固定在所述上反作用板(58) 和下反作用板(60)之間的閉合位置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述上反作用板(58) 具有在前拐角(122)和前邊緣(124)之間延伸的緩減部(120),其 中在所述閉合位置中，所述前拐角(122)遠(yuǎn)離所述凹槽(102， 104) 定位。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14-15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述凹槽 (102)由在前肩(108)和后肩(112)之間的刻劃線(106)形成，并且所述下反作用板(60)具有前邊緣(116)，其中在所述閉合位置中，所述前邊緣(116)位于所述前肩(108)和后肩(112)之間來(lái)形 成加載點(diǎn)(130)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14-15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述凹槽 (102)由在前肩(108)和后肩(112)之間的刻劃線(106)形成，并且所述下反作用板(60)具有前邊緣(116)，其中在所述閉合位置 中，所述前肩(108)與所述下反作用板(60)相鄰定位來(lái)形成加載點(diǎn) (140)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述上反 作用板(58)和下反作用板(60)中的至少一個(gè)是彎曲的。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，彎曲的曲率半徑大于所 述鑄錠(100)的半徑。
20. 根據(jù)權(quán)利要求10-19中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述斷開(kāi) 臺(tái)(16)包括用于壓靠著所述坯料部分(110)的撞錘斷開(kāi)墊(68)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述撞錘斷開(kāi)墊(68) 具有相對(duì)于所述鑄錠(100)成角度設(shè)置的寬角度凹槽面(140)，以接 觸所述鑄錠的遠(yuǎn)端(70)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于刻劃鑄錠(100)和將其斷開(kāi)為坯料(150)的設(shè)備，包括刻劃臺(tái)(12)和斷開(kāi)臺(tái)(14)。所述刻劃臺(tái)(12)包括在所述鑄錠中在期望坯料長(zhǎng)度處形成淺的周向凹槽(102，104)的車(chē)床。所述斷開(kāi)臺(tái)(16)包括液壓機(jī)(64)，其沖擊所述鑄錠的坯料部分(110)來(lái)將坯料(150)在刻劃線(106)處從所述鑄錠斷開(kāi)。所述設(shè)備可還包括控制系統(tǒng)，用于使所述方法自動(dòng)化并且沿所述鑄錠長(zhǎng)度在不同點(diǎn)處對(duì)所述鑄錠進(jìn)行稱(chēng)重，計(jì)算所述鑄錠的密度，并且使用該信息來(lái)確定給定材料重量所需的期望坯料長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)B23D21/00GK101421066SQ200780013656
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者B·德克拉克, M·霍克 申請(qǐng)人:高級(jí)壓力機(jī)自動(dòng)裝置公司