ES2984220T3 - Dispositivo de forja, y método para fabricar producto forjado - Google Patents
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Abstract
El objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de forja y un método para fabricar un producto forjado en el que se evita una disminución de la temperatura de un espacio de forja y de la temperatura del material de forja, se mantiene de manera eficiente la uniformidad de la temperatura de las matrices superior e inferior y se mejora la eficiencia operativa de forja. En este dispositivo de forja y método para fabricar un producto forjado, las matrices superior e inferior se calientan por medio de un mecanismo de calentamiento dentro de una carcasa en un estado en el que un puerto de introducción de un cuerpo principal de carcasa formado integralmente está cerrado por una puerta, las matrices superior e inferior se mueven una con respecto a la otra en la dirección de enfrentamiento de las mismas, y el mecanismo de calentamiento se mueve con respecto a al menos una de las matrices superior e inferior, que se mueven una con respecto a la otra, en la dirección de enfrentamiento de las mismas, sometiendo de ese modo el material de forja a forja entre las matrices superior e inferior. Además, en el método para fabricar un producto forjado, el producto forjado se fabrica a partir del material de forja. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de forja, y método para fabricar producto forjado
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de forja para forjar un material de forja entre un troquel superior y un troquel inferior que se calientan usando un mecanismo de calefacción. La presente invención también se refiere a un método para fabricar un producto forjado a partir del material de forja forjado entre el troquel superior calentada y el troquel inferior calentada.
Técnica anterior
Las aleaciones a base de níquel (a base de Ni), tales como superaleaciones resistentes al calor a base de Ni, aleaciones a base de Ti (titanio) y similares, se utilizan para discos de turbina, álabes de turbina y similares, que se aplican a turbinas de gas, turbinas de vapor, motores de aviones y similares. Sin embargo, dado que las aleaciones a base de Ni, tales como las superaleaciones resistentes al calor a base de Ni, las aleaciones a base de Ti y similares, son materiales con poca trabajabilidad, se adopta la forja en caliente, tal como la forja isotérmica y la forja con troquel en caliente, para trabajar plásticamente estos materiales. Se han propuesto diversos aparatos y métodos de forja como técnicas de forja en caliente.
Ejemplos de técnicas de forjado en caliente incluyen un aparato de forjado que incluye: un troquel superior y un troquel inferior enfrentadas entre sí; un mecanismo de calefacción que incluye una porción de calefacción superior y una porción de calefacción inferior divididas en una dirección enfrentada en la que el troquel superior y el troquel inferior están enfrentados entre sí y están dispuestos alrededor del troquel superior y el troquel inferior; y un marco exterior superior y un marco exterior inferior que están configurados de tal manera que la porción de calefacción superior y la porción de calefacción inferior están unidas a los mismos, respectivamente, y están divididas en la dirección que se enfrenta hacia el troquel superior y el troquel inferior, en el que el troquel superior y el troquel inferior están configurados para ser móviles entre una condición abierta en la que el troquel superior y el troquel inferior están separados en la dirección enfrentada y una condición cerrada en la que el troquel superior y el troquel inferior están apoyados entre sí en la dirección orientada para poder forjar un material de forja, y las porciones de calefacción superior e inferior están configuradas para ser conmutables, junto con el marco exterior superior e inferior respectivamente, entre la condición abierta en la que la porción calefactora superior y el la porción de calefacción inferior están separadas en la dirección enfrentada y la condición cerrada en la que la porción de calefacción superior y la porción de calefacción inferior están a tope entre sí en la dirección enfrentada (ver Documento de Patente 1).
El documento GB 1334 641 A divulga un aparato y un método de forja y forma la base para el preámbulo de la reivindicación 1.
Lista de documentos de referencia
Documento de patente
Documento de patente 1: JP 2015-193045 A
Resumen de la invención
Problema que resuelve la invención
Por ejemplo, en un caso en el que el material de forja esté hecho de una aleación a base de Ni, una aleación a base de Ti o similar, se prefiere que el material de forja se someta a forjado en caliente en una atmósfera de alta temperatura de aproximadamente 800 °C a aproximadamente 1200 °C para producir la calidad adecuada de un producto forjado fabricado forjando en caliente el material de forja. Por lo tanto, la temperatura interna del aparato de forja, es decir, la temperatura de un espacio de forja, se mantiene preferiblemente a una temperatura alta, y la temperatura del material de forja que se va a someter a forja en caliente se mantiene preferiblemente de manera apropiada bajo dicha atmósfera. También se desea que las temperaturas de los troqueles superior e inferior se mantengan uniformes.
Sin embargo, en el ejemplo de la técnica de forjado en caliente, cuando se carga el material de forjado en el aparato de forjado, es decir, en el espacio de forjado, el troquel superior y el troquel inferior están en condición abierta, y los marcos exteriores superior e inferior y las porciones de calefacción superior e inferior del mecanismo de calefacción están en la condición abierta en la que los marcos exteriores superior e inferior están separados en la dirección enfrentada. Dado que todo el espacio de forjado está expuesto al aire exterior en la condición abierta de los marcos exteriores superior e inferior, la temperatura del espacio de forjado y la temperatura del material de forjado pueden disminuir, haciendo que las temperaturas de los troqueles superior e inferior no sean uniformes.
Además, dado que los troqueles superior e inferior también están expuestos al aire exterior en el estado abierto de los marcos exteriores superior e inferior, los troqueles superior e inferior, que normalmente están hechos de metal, se oxidan fácilmente. Además, cuando la temperatura del espacio de forja desciende, es necesario llevar a cabo una operación de calefacción para aumentar la temperatura del espacio de forja, lo que requiere especialmente tiempo. La ejecución frecuente de dicha operación de calefacción hace que las temperaturas de los troqueles superior e inferior fluctúen con frecuencia. La oxidación de los troqueles superior e inferior y las frecuentes fluctuaciones en las temperaturas de los troqueles superior e inferior hacen que los troqueles superior e inferior se deterioren fácilmente, acortando el ciclo de reemplazo de los troqueles superior e inferior. Como resultado, la eficiencia de la forja puede disminuir.
En vista de las circunstancias anteriores, se desea que el aparato de forja y el método de fabricación del producto forjado impidan la disminución de la temperatura del espacio de forja y la temperatura del material de forja, mantengan eficientemente la uniformidad de temperaturas de los troqueles superior e inferior, y mejoren la eficiencia de la forja. En consecuencia, se desea que el aparato de forja y el método de fabricación de productos forjados fabriquen eficientemente un producto forjado de calidad satisfactoria.
Medios para resolver el problema
Para resolver los problemas anteriores, un aparato de forja de acuerdo con la reivindicación 1 incluye: un troquel superior; un troquel inferior que se enfrenta hacia el troquel superior; un mecanismo de calefacción configurado para poder calentar los troqueles superior e inferior; y una carcasa en la que están dispuestos el troquel superior, el troquel inferior y el mecanismo de calefacción, los troqueles superior e inferior están configurados para ser móviles entre sí en una dirección enfrentada a los troqueles superior e inferior para poder forjar un material de forja entre los troqueles superior e inferior, en el que la carcasa está formada integralmente para rodear el troquel superior, el troquel inferior y el mecanismo de calefacción, e incluye un cuerpo de carcasa que tiene un puerto de carga abierto para permitir que el material de forja pase a través del mismo, y una puerta configurada para poder abrir y cerrar el puerto de carga del cuerpo de carcasa, el cuerpo de carcasa tiene un puerto de paso de troquel superior que se abre para permitir que el troquel superior se inserte a través del mismo de manera que sea móvil en la dirección que se enfrenta hacia el frente, y un puerto de paso de troquel inferior que se abre para permitir que el troquel inferior se inserte a través del mismo para que pueda moverse en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, en el que la carcasa está configurado para ser móvil en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, en el que el mecanismo de calefacción está dispuesto para mirar parcial o totalmente a las superficies laterales periféricas exteriores de los troqueles superior e inferior, y el mecanismo de calefacción está configurado para moverse en la dirección orientada relativamente con respecto a los troqueles superior e inferior que se mueven relativamente.
Para resolver los problemas anteriores, un método de fabricación de productos forjados De acuerdo con la reivindicación 7 es un método para fabricar un producto forjado a partir de un material de forja la forjar entre un troquel superior y un troquel inferior enfrentadas dentro de una carcasa, el método incluye el etapas de: cargar el material de forja en la carcasa que tiene un cuerpo de carcasa formado integralmente a través de un puerto de carga del cuerpo de carcasa, teniendo el cuerpo de carcasa un puerto de paso de troquel superior que se abre para permitir que el troquel superior se inserte a través del mismo para ser móvil en la dirección enfrentada, y un puerto de paso de troquel inferior que se abre para permitir que el troquel inferior se inserte a través del mismo de manera que pueda moverse en la dirección enfrentada; y forjar el material de forja entre los troqueles superior e inferior (i) calentar los troqueles superior e inferior con un mecanismo de calefacción en una condición en la que el puerto de carga del cuerpo de carcasa está cerrado por una puerta, el mecanismo de calefacción está dispuesto dentro de la carcasa para que quede parcial o totalmente enfrentado a las superficies laterales periféricas exteriores de los troqueles superior e inferior; (ii) mover los troqueles superior e inferior relativamente en una dirección enfrentada a los troqueles superior e inferior, insertándose el troquel superior y el troquel inferior a través el puerto de paso de troquel superior y el puerto de paso de troquel inferior abiertos en el cuerpo de carcasa, respectivamente; (iii) mover la carcasa en la dirección que se enfrenta hacia el troquel; y mover el mecanismo de calefacción en la dirección orientada relativamente con respecto a que los troqueles superior e inferior se muevan relativamente.
Efectos de la invención
En el aparato de forjado y el método de fabricación de productos forjados según la invención, se puede prevenir una disminución en las temperaturas de un espacio de forjado y del material de forja, se puede mantener eficientemente la uniformidad de las temperaturas de los troqueles superior e inferior, y se puede mejorar la eficiencia de forjado. En consecuencia, el aparato de forjado y el método de fabricación de productos forjados según la invención pueden fabricar eficientemente un producto forjado de calidad satisfactoria.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un aparato de forja de acuerdo con una realización, con un troquel superior, un troquel inferior y una puerta abierta.
La Fig. 2 es un diagrama en sección transversal que muestra esquemáticamente el aparato de forja de acuerdo con la realización, con los troqueles superior e inferior abiertos, omitiendo el diagrama la ilustración de un mecanismo de suministro de gas y tomado a lo largo de la línea X-X de la Fig. 1.
La Fig. 3 es un diagrama en sección transversal que muestra esquemáticamente el aparato de forja de acuerdo con la realización, con los troqueles superior e inferior abiertos y la puerta cerrada, omitiendo el diagrama la ilustración del mecanismo de suministro de gas y tomado a lo largo de la línea Y-Y de la Fig. 1.
La Fig. 4 es un diagrama en sección transversal que muestra esquemáticamente el aparato de forja de acuerdo con la realización, con los troqueles superior e inferior y la puerta cerrada, omitiendo el diagrama la ilustración del mecanismo de suministro de gas y tomado a lo largo de la línea Y-Y de la Fig. 1.
La Fig. 5 es un diagrama en sección transversal que muestra esquemáticamente los troqueles superior e inferior y el mecanismo de suministro de gas del aparato de forja de acuerdo con la realización, con los troqueles superior e inferior abiertos y el mecanismo de suministro de gas no instalado, el diagrama tomado a lo largo de la línea X-X de la Fig. 1.
La Fig. 6 es un diagrama en sección transversal que muestra esquemáticamente los troqueles superior e inferior y el mecanismo de suministro de gas del aparato de forja de acuerdo con la realización, con los troqueles superior e inferior abiertos y el mecanismo de suministro de gas instalado, el diagrama tomado a lo largo de la línea X-X de la Fig. 1.
La Fig. 7 es un diagrama en sección transversal que muestra esquemáticamente el troquel inferior y una tubería de suministro del mecanismo de suministro de gas del aparato de forja de acuerdo con la realización, con el mecanismo de suministro de gas instalado, el diagrama tomado a lo largo de la línea Z-Z de la Fig. 5.
La Fig. 8 es un diagrama de flujo para explicar un método de fabricación de productos forjados De acuerdo con la realización.
Modo de realizar la invención
A continuación se describen un aparato de forja y un método de fabricación de productos forjados De acuerdo con una realización. Obsérvese que el aparato de forja y el método de fabricación De acuerdo con la presente realización ejecutan el forjado en caliente. La forja en caliente incluye forja isotérmica que mantiene las temperaturas de los troqueles superiores e inferiores utilizados en el forjado sustancialmente iguales a la temperatura de un material de forja, y forja en caliente que acerca las temperaturas de los troqueles superior e inferior a la temperatura del material forja.
Esquema del aparato de forja
En primer lugar, se describe un esquema de un aparato de forja 1 De acuerdo con la presente realización con referencia a las Figs. 1 a 7. El aparato de forja 1 incluye un troquel superior 2 y un troquel inferior 3 utilizadas en forja. Estos dados superior 2 y dado inferior 3 están uno frente al otro. En lo sucesivo, la dirección en la que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están enfrentados se denomina “dirección de enfrentamiento del troquel”, según sea necesario. En las Figs. 1 a 6, la dirección de orientación del troquel se indica mediante una flecha F. Además, en las Figs. 2 y 3, se dispone un material de forja M entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en una condición de troquel abierta en la que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están separadas entre sí en la dirección que se enfrenta hacia el troquel antes de la forja. En la Fig. 4, un producto forjado P está dispuesto entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en una condición de troquel cerrado en la que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están en contacto entre sí en la dirección que se enfrenta hacia el troquel después de la forja.
Como se muestra en las Figs. 1 a 4, el aparato de forja 1 tiene un mecanismo de calefacción 4. El mecanismo de calefacción 4 está configurado para poder calentar el troquel superior 2 y el troquel inferior 3. El aparato de forja 1 tiene también una carcasa 5. El troquel superior 2 y el troquel inferior 3 y el mecanismo de calefacción 4 están dispuestos dentro de la carcasa 5. En este aparato de forja 1, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están configuradas para ser relativamente móviles en la dirección que se enfrenta hacia el troquel para poder forjar el material de forja M entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3. El mecanismo de calefacción 4 mostrado en la Fig. 1 es simplemente un ejemplo; el mecanismo de calefacción 4 no se limita a esto. El mecanismo de calefacción puede estar dispuesto en forma cilíndrica para rodear troqueles cilíndricos.
Como se muestra en las Figs. 1, 3 y 4, la carcasa 5 incluye un cuerpo de carcasa 51 y una puerta 52. El cuerpo de carcasa 51 está formado integralmente para rodear el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 y el mecanismo de calefacción 4. El cuerpo de carcasa 51 también incluye un puerto de carga 51a que se abre para permitir el paso del material de forja M. La puerta 52 está configurada para poder abrir y cerrar el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51.
Como se muestra en las Figs. 2 a 4, el mecanismo de calefacción 4 está dispuesto de manera que se oriente parcial o totalmente a las superficies laterales periféricas exteriores 21 y 31 del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 respectivas. El mecanismo de calefacción 4 también está configurado para moverse relativamente en la dirección que se enfrenta hacia al menos uno de los troqueles superior 2 y troquel inferior 3 que se mueven relativamente.
Además, el esquema del aparato de forja 1 es preferiblemente el siguiente. Como se muestra en las Figs. 2 a 4, el mecanismo de calefacción 4 está configurado para moverse para mantener una condición en la que una posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel y una posición central K entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en la dirección de frente del troquel coinciden sustancialmente entre sí en la dirección de frente del troquel. El mecanismo de calefacción 4 también incluye una porción de calefacción superior 41 y una porción de calefacción inferior 42 ubicadas en el lado del troquel inferior 3 de la porción de calefacción superior 41 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 están configuradas para poder ajustar las temperaturas de calefacción de las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 independientemente entre sí.
Como se muestra en las Figs. 5 a 7, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 incluyen porciones de cavidad 22 y 32 respectivamente que están configuradas para formar una cavidad C, un espacio para forjar el material de forja M, en la condición de troquel cerrado en la que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están en contacto entre sí. El aparato de forja 1 incluye un mecanismo de suministro de gas 6 configurado para poder suministrar gas inerte G al interior de la carcasa 5.
Como se muestra en las Figs. 4 y 6, el mecanismo de suministro de gas 6 es preferiblemente capaz de suministrar el gas inerte G a las porciones de cavidad 22 y 32 del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 respectivas en la condición de troquel cerrado, es decir, la cavidad C en particular. Sin embargo, el mecanismo de suministro de gas también puede suministrar el gas inerte a las porciones de cavidad de los troqueles superior e inferior en la condición de troquel abierto. El mecanismo de suministro de gas también puede configurarse para poder suministrar el gas inerte al interior de la carcasa y al exterior de los troqueles superior e inferior.
De acuerdo con la invención, el cuerpo de carcasa 51 también incluye un puerto de paso de troquel inferior 51b que se abre para permitir que el troquel inferior 3 se inserte a su través de manera que pueda moverse en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Se forma un espacio inferior I entre el troquel inferior 3 y una porción de borde 51c del puerto de paso del troquel inferior 51b. En particular, se prefiere que dicho espacio inferior I se forme cuando la dirección de orientación del troquel sea a lo largo de una dirección vertical.
Preferiblemente, la carcasa 5 está configurada de forma sellada, excepto el espacio inferior I, estando la puerta 52 cerrada. El tamaño del espacio inferior I se establece preferiblemente de modo que permita el paso suave del troquel inferior 3, para permitir el paso del gas inerte G desde el mecanismo de suministro de gas 6 y para poder suprimir una caída de temperatura dentro de la carcasa 5. Sin embargo, la carcasa también se puede sellar sin prever la ranura inferior.
Detalles de material de forja y producto forjado
Haciendo referencia a las Figs. 5 a 7, se prefiere que el material de forja M y el producto forjado P sean en particular como sigue. El material de forja M es un cuerpo preformado para obtener una forma final del producto forjado P La forma del producto forjado P es sustancialmente simétrica rotacionalmente con respecto a un eje p1 que se extiende a lo largo de la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Por ejemplo, el producto forjado P se utiliza preferentemente para discos de turbina y similares que se aplican a turbinas de gas, turbinas de vapor, motores de avión y similares. Sin embargo, la forma del producto forjado y las aplicaciones del producto forjado no se limitan a ello.
El material utilizado para el material de forja M y el producto forjado P es metal. Por ejemplo, dicho material puede ser aleaciones a base de níquel (a base de Ni), tales como superaleaciones resistentes al calor a base de Ni, aleaciones a base de Ti (titanio) y similares. Sin embargo, el material utilizado para el material de forja y el producto forjado no se limita a los mismos.
Se prefiere aplicar un lubricante al material de forja M. Por ejemplo, el lubricante puede ser un lubricante para vidrio que contenga vidrio no alcalino o similar. Sin embargo, el lubricante no se limita a esto.
Detalles del troquel superior y el troquel inferior
Se prefiere que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 sean en particular como sigue. Como se muestra en las Figs.
2 a 4, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 tienen cada uno una pluralidad de capas apiladas en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Las figuras 2 a 4 muestran un ejemplo en el que el troquel superior 2 tiene una primera capa 2a, una segunda capa 2b y una tercera capa 2c dispuestas en orden, de tal manera que se separan del troquel inferior 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel y el troquel inferior 3 tiene una primera capa 3a, una segunda capa 3b y una tercera capa 3c dispuestas en orden, de tal manera que se separan del troquel superior 2 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Sin embargo, el número de capas en cada uno de los troqueles superior e inferior no está limitado a ello.
Se prefiere que se utilice el mismo material para el troquel superior 2 y el troquel inferior 3. Sin embargo, los troqueles superior e inferior pueden emplear materiales diferentes entre sí.
En particular, un material de una capa de extremo inferior del troquel superior 2 situada más cerca del troquel inferior 3, tal como la primera capa 2a del troquel superior 2 descrita anteriormente, es preferiblemente metal. Un material de una capa de extremo superior del troquel inferior 3 situada más cerca del troquel superior 2, tal como la primera capa 3a del troquel inferior 3 descrita anteriormente, también es preferiblemente metal. Por ejemplo, dicho material metálico puede ser una aleación a base de Ni, tal como una superaleación resistente al calor a base de Ni.
Además, por ejemplo, los materiales metálicos usados para el troquel superior 2 y el troquel inferior 3, o la capa de extremo inferior del troquel superior 2 y la capa de extremo superior del troquel inferior 3 en particular, pueden ser una aleación a base de Ni denominada NIMOWAL (marca registrada). NIMOWAL es una aleación a base de Ni que contiene Mo (molibdeno), W (tungsteno) y Al (aluminio) como elementos esenciales y que tiene una excelente resistencia al calor, y puede contener además elementos que mejoran la resistencia a la oxidación. En el caso de la presente invención, una composición preferida de cada uno de los materiales metálicos utilizados para el troquel superior 2 y el troquel inferior 3, o la capa de extremo inferior del troquel superior 2 y la capa de extremo superior del troquel inferior 3 en particular, puede ser de una aleación a base de Ni que contiene, en porcentaje en masa, W de aproximadamente 7.0% a aproximadamente 15.0%, Mo de aproximadamente 2.5% a 11.0%, Al de aproximadamente 5.0 % a 7.5 %, Cr (cromo) de aproximadamente 0.5 % a aproximadamente 3.0 %, Ta (tantalio) de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 7.0%, S (azufre) de aproximadamente 0.0010% o menos, aproximadamente 0 (cero) % a aproximadamente 0.020 % en total de uno o dos o más seleccionados de las tierras raras, Y (itrio) y Mg (magnesio), y el resto de Ni e impurezas inevitables. Dicha aleación a base de Ni puede contener además, en porcentaje en masa, aproximadamente 0.5 % o menos en total de uno o ambos seleccionados entre los elementos de Zr (zirconio) y Hf (hafnio). La aleación a base de Ni puede contener además, en porcentaje en masa, 3.5 % o menos en total de uno o ambos seleccionados de los elementos de Ti y Nb (niobio), en el que el contenido total de Ta, Ti y Nb puede ser aproximadamente 1.0 % a aproximadamente 7.0 %. La aleación a base de Ni también puede contener, en porcentaje en masa, Co (cobalto) de aproximadamente 15.0 % o menos. La aleación a base de Ni puede contener además, en porcentaje en masa, uno o ambos seleccionados de los elementos de C (carbono) de aproximadamente 0.25 % o menos y B (boro) de aproximadamente 0.05 % o menos. La aleación a base de Ni puede tener una resistencia a la compresión de aproximadamente 0.2 % de aproximadamente 500 MPa o superior a una temperatura de prueba de aproximadamente 1000 °C y una tasa de deformación de aproximadamente 10-3/s. La aleación a base de Ni puede tener una resistencia a la compresión de aproximadamente 0.2 % de aproximadamente 300 MPa o superior a una temperatura de prueba de aproximadamente 1100 °C y una tasa de deformación de aproximadamente 10-3/s.
Además, el material para al menos una de las capas del troquel superior 2 distinta de la capa de extremo inferior, es decir, al menos una de las segunda y tercera capas 2b y 2c del troquel superior 2 descritas anteriormente, puede ser cerámico (refractario), una lámina termoaislante, una manta, o similares. El material para al menos una de las capas del troquel inferior 3 distinta de la capa de extremo superior, es decir, al menos una de las capas segunda y tercera 3b y 3c del troquel inferior 3 descritas anteriormente, también puede ser cerámico (refractario), una lámina termoaislante, una manta o similar. El material para al menos una de las capas del troquel superior distinta de la capa de extremo inferior puede ser metal, por ejemplo, una aleación a base de Ni tal como una superaleación resistente al calor a base de Ni. El material de al menos una de las capas del troquel inferior distinta de la capa de extremo superior también puede ser metal, por ejemplo, una aleación a base de Ni tal como una superaleación resistente al calor a base de Ni. Sin embargo, los materiales utilizados para los troqueles superior e inferior no se limitan a los descritos anteriormente.
Además, se prefiere que las superficies exteriores del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 estén revestidas con un material resistente a la oxidación. Por ejemplo, desde la perspectiva de prevenir la oxidación de las superficies del troquel causada por el contacto entre el oxígeno del aire a alta temperatura y los materiales base de los troqueles, la dispersión de incrustaciones resultante y el deterioro del entorno de trabajo y las formas de los troqueles, se prefiere que, por ejemplo, se use en el recubrimiento resistente a la oxidación un material inorgánico compuesto de uno cualquiera o más de nitruros, óxidos y carburos. Dicho material inorgánico se utiliza con el propósito de formar una película densa de barrera al oxígeno por medio de la capa de recubrimiento de nitruro, óxido y/o carburo, y prevenir la oxidación de los materiales base de los troqueles. La capa de recubrimiento puede ser una única capa compuesta por cualquiera de nitruros, óxidos y carburos, o una estructura laminada compuesta por una combinación de dos o más cualesquiera de nitruros, óxidos y carburos. También se prefiere utilizar como capa de revestimiento una mezcla de dos o más cualesquiera de nitruros, óxidos y carburos, un revestimiento cerámico y similares. Sin embargo, el revestimiento resistente a la oxidación no se limita a esto.
Como se muestra en las Figs. 1 a 7, en un uso típico del aparato de forja, el troquel superior 2 está situado encima del troquel inferior 3 en la dirección vertical, y la dirección que se enfrenta hacia el troquel es a lo largo de la dirección vertical. Sin embargo, el uso de los troqueles superior e inferior no se limita a estos. Por ejemplo, en usos extremadamente excepcionales, los troqueles superior e inferior pueden estar enfrentadas entre sí en una dirección inclinada con respecto a la dirección vertical, pueden estar invertidas en la dirección vertical o pueden estar enfrentadas entre sí en una dirección horizontal.
Como se muestra en las Figs. 3 y 6, el troquel superior 2 incluye una porción enfrentada 23 que mira al troquel inferior 3. La porción de cavidad 22 del troquel superior 2 está formada de manera que esté rebajada desde la porción enfrentada 23 del troquel superior 2 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. El troquel inferior 3 también incluye una porción enfrentada 33 orientada hacia el troquel superior 2. La porción de cavidad 32 del troquel inferior 3 está formada de manera que esté rebajada desde la porción enfrentada 33 del troquel inferior 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel.
El troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se pueden mover en la dirección que se enfrenta hacia el troquel entre la condición de troquel abierto mostrada en las Figs. 2, 3 y 5 y la condición de troquel cerrado mostrada en las Figs. 4 y 6. En la condición de troquel abierta, como se muestra en las Figs. 2, 3 y 5, se forma un espacio entre las porciones enfrentadas 23 y 33 del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 de modo que el material de forja M antes de la forja pueda cargarse y el producto forjado P pueda retirarse después de la forja. En la condición de troquel cerrado, como se muestra en las Figs. 4 y 6, las porciones enfrentadas 23 y 33 del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 se apoyan entre sí. La forma de la cavidad C formada por las porciones de cavidad 22 y 32 del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en la condición de troquel cerrado corresponde a la forma del producto forjado P
Como se muestra en las Figs. 5 a 7, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están provistos de una entrada Q1 que está configurada para permitir que el gas inerte G fluya hacia la cavidad C desde el exterior del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en la condición de troquel cerrado. Una ranura de entrada 33a que está rebajada para adaptarse a una superficie periférica exterior 61a de una tubería de suministro de gas 61 del mecanismo de suministro de gas 6 descrito a continuación se forma preferiblemente en la porción enfrentada 33 del troquel inferior 3. El tubo de suministro de gas 61 está dispuesto en la ranura de entrada 33a, proporcionando así la entrada Q1. Sin embargo, la ranura de entrada puede formarse en al menos una de las partes enfrentadas de los troqueles superior e inferior. Específicamente, la ranura de entrada puede formarse sólo en la porción enfrentada del troquel superior. La ranura de entrada también puede formarse en las porciones enfrentadas de los troqueles superior e inferior.
El troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están provistas de una salida Q2 que está configurada para permitir que el gas inerte G fluya desde la cavidad C hacia el exterior del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en la condición de troquel cerrado. Se prefiere que se forme una ranura de salida 33b en la parte enfrentada 33 del troquel inferior 3 para proporcionar dicha salida Q2. Sin embargo, la ranura de salida puede formarse sólo en una de las partes enfrentadas de los troqueles superior e inferior. Sin embargo, la ranura de salida puede formarse en al menos una de las partes enfrentadas de los troqueles superior e inferior. Específicamente, la ranura de salida puede formarse sólo en la porción enfrentada del troquel superior. La ranura de salida también puede formarse en las porciones enfrentadas de los troqueles superior e inferior.
Como se muestra en las Figs. 2 a 4, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 tienen cada uno una pluralidad de capas apiladas en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Las figuras 2 a 4 muestran, a modo de ejemplo, un caso en el que el troquel superior 2 tiene la primera capa 2a, la segunda capa 2b y la tercera capa 2c, dispuestas en orden, de tal manera que se separan del troquel inferior 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, y el troquel inferior 3 tiene la primera capa 3a, la segunda capa 3b y la tercera capa 3c dispuestas en orden, de tal manera que se separe del troquel superior 2 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Sin embargo, el número de capas en cada uno de los troqueles superior e inferior no está limitado a ello.
Con respecto al movimiento relativo del troquel superior 2 y del troquel inferior 3, con referencia a las Figs. 2 a 4, el troquel superior 2 es móvil en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, mientras que el troquel inferior 3 está fijo. Sin embargo, el movimiento relativo de los troqueles superior e inferior no se limita a ello. Por ejemplo, el troquel superior se puede fijar y el troquel inferior se puede mover en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Alternativamente, tanto el troquel superior como el inferior pueden configurarse para que sean móviles en la dirección que se enfrenta hacia el troquel.
Detalles del mecanismo de calefacción
Se prefiere que el mecanismo de calefacción 4 sea en particular el siguiente. Como se muestra en las Figs. 2 a 4, el mecanismo de calefacción 4 incluye al menos un calentador configurado para poder calentar el troquel superior 2 y el troquel inferior 3. Además, cada una de las partes de calefacción superior e inferior 41 y 42 del mecanismo de calefacción 4 puede incluir al menos un calentador. Por ejemplo, se puede utilizar como calentador un alambre calefactor tal como Kanthal (marca registrada) Super o alambre de nicromo, o un elemento calefactor de resistencia en forma de varilla a base de carburo de silicio. Sin embargo, los ejemplos del calentador no se limitan a estos.
El mecanismo de calefacción 4, las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 en particular, están separadas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3, respectivamente, en una dirección sustancialmente perpendicular a la dirección que se enfrenta hacia el troquel. La posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4 se establece de modo que las distribuciones de temperatura del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 puedan hacerse sustancialmente uniformes. Las figuras 2 a 4 muestran un ejemplo en el que la posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4 está situada sustancialmente en el centro del mecanismo de calefacción 4 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Sin embargo, la posición de referencia del mecanismo de calefacción puede estar situada más cerca del troquel superior o del troquel inferior con respecto al centro sustancial del mecanismo de calefacción en la dirección que se enfrenta hacia el troquel.
La parte de calefacción superior 41 está situada en el lado superior del troquel 2 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel con respecto a la posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4. La porción de calefacción superior 41 está dispuesta de modo que quede orientada parcial o totalmente hacia la superficie lateral periférica exterior 21 del troquel superior 2. La parte de calefacción inferior 42 está situada en el lado del troquel inferior 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel con respecto a la posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4. La porción de calefacción inferior 42 está dispuesta de modo que quede orientada parcial o totalmente hacia la superficie lateral periférica exterior 31 del troquel inferior 3.
Sin embargo, la porción de calefacción superior puede disponerse de manera que se extienda a través de la posición de referencia del mecanismo de calefacción. En tal caso, en la condición de troquel cerrado, la porción de calefacción superior está dispuesta de manera que se oriente parcial o totalmente a las superficies laterales periféricas exteriores de los troqueles superior e inferior, y la porción de calefacción inferior está dispuesta de manera que se oriente parcial o totalmente a la superficie lateral periférica exterior del troquel inferior. Por otra parte, la porción de calefacción inferior también puede disponerse de manera que se extienda a través de la posición de referencia del mecanismo de calefacción. En tal caso, en la condición de troquel cerrado, la porción de calefacción superior está dispuesta de manera que se oriente parcial o totalmente a la superficie lateral periférica exterior del troquel inferior, y la porción de calefacción inferior está dispuesta de manera que se oriente parcial o totalmente a la superficie exterior superficies laterales periféricas de los troqueles superior e inferior.
El mecanismo de calefacción 4 también está fijado al cuerpo de carcasa 51. El mecanismo de calefacción 4 está unido al cuerpo de carcasa 51. El mecanismo de calefacción 4 también está dispuesto de manera que evite el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51. El mecanismo de calefacción 4 está dispuesto en el exterior en una dirección periférica exterior de la carcasa 5 con respecto al puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51. La longitud del mecanismo de calefacción 4 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel es preferiblemente igual o menor que la longitud del puerto de carga 51a en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 del mecanismo de calefacción 4 están fijadas al cuerpo de carcasa 51. Las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 también están dispuestas para evitar el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51.
Sin embargo, la relación entre el mecanismo de calefacción y la carcasa no se limita a ello. El mecanismo de calefacción también puede disponerse de manera que se superponga a la puerta. El mecanismo de calefacción también puede disponerse de modo que se superponga al menos a uno de los troqueles superior e inferior en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. La longitud del mecanismo de calefacción en la dirección que se enfrenta hacia el troquel puede hacerse más larga que la longitud del puerto de carga en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. El mecanismo de calefacción puede configurarse para que sea móvil con respecto al cuerpo de carcasa en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Al menos una de las partes de calefacción superior e inferior puede configurarse para que sea móvil con respecto al cuerpo de carcasa en la dirección que se enfrenta hacia el troquel.
Como se muestra en las Figs. 5 y 6, el mecanismo de calefacción 4 incluye una porción unida 43 que está configurada para poder unir la tubería de suministro de gas 61, que se describe a continuación, de una manera extraíble. La porción unida 43 puede proporcionarse en la porción de calefacción inferior 42. Sin embargo, la parte unida también puede estar prevista en la parte calefactora superior.
Detalles de la carcasa
De acuerdo con la invención y como se muestra en las Figs. 2 a 4, el cuerpo de carcasa 51 incluye un puerto de paso de troquel superior 51d que se abre para permitir que el troquel superior 2 se inserte a través del mismo para que pueda moverse en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Se forma un espacio superior H entre el troquel superior 2 y una porción de borde 51e del puerto de paso del troquel superior 51d. Se prefiere particularmente que el espacio superior H se forme cuando la dirección de orientación del troquel sea a lo largo de la dirección vertical.
La carcasa 5 está preferiblemente configurada para estar sellada excepto por los espacios superiores e inferiores H e I, estando la puerta 52 cerrada. El tamaño del espacio superior H se establece preferiblemente de modo que permita el paso suave del troquel superior 2 y suprima una caída de temperatura dentro de la carcasa 5. El espacio superior H es preferiblemente más pequeño que el espacio inferior I descrito anteriormente. Sin embargo, el espacio superior puede tener el mismo tamaño que el espacio inferior. Además, el espacio superior se puede hacer más grande que el espacio inferior. Además, se puede mejorar la hermeticidad de los espacios superiores e inferiores H e I en un estado deslizable utilizando una empaquetadura prensaestopas o similar. Aumentar la hermeticidad puede mejorar la caída de temperatura y la falta de uniformidad de temperatura en los troqueles superior e inferior causadas por el aire exterior que entra y sale.
Como se muestra en las Figs. 1, 3 y 4, el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51 está dispuesto en una porción lateral periférica exterior 51f del cuerpo de carcasa 51. El puerto de carga 51a está formado para penetrar la porción lateral periférica exterior 51f del cuerpo de carcasa 51. El puerto de carga 51a está dispuesto preferiblemente de manera que se ajuste al espacio formado entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 abiertos en la dirección que se enfrenta hacia el troquel.
Haciendo referencia a las Figs. 2 a 4, y de acuerdo con la invención, la carcasa 5 está configurada para ser móvil en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. El mecanismo de calefacción 4 fijado al cuerpo 51 de la carcasa 5 está configurado para moverse en sincronización con el movimiento de la carcasa 5. Las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 fijadas al cuerpo de carcasa 51 están configuradas para moverse en sincronización con el movimiento de la carcasa 5. Sin embargo, la carcasa puede configurarse para que no se mueva esencialmente en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, y al menos una de las porciones de calefacción superior e inferior puede configurarse para ser móvil con respecto a la carcasa en la dirección que se enfrenta hacia el troquel.
Además, en las Figs. 1,3 y 4, la carcasa 5 incluye una puerta 52 que está unida de forma giratoria al cuerpo de carcasa 51, en el que la puerta 52 está configurada para ser móvil, girando entre una condición cerrada en la que un puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51 está cerrado, y una condición abierta en la que el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51 está abierto. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta configuración. Por ejemplo, la carcasa puede incluir dos puertas que están unidas de manera giratoria al cuerpo de la carcasa, en la que las dos puertas están configuradas para poder moverse entre la condición cerrada y la condición abierta al girar en forma de una puerta de doble bisagra. Además, por ejemplo, la carcasa puede incluir una puerta que está unida de manera deslizable al cuerpo de la carcasa, en el que la puerta está configurada para poder moverse entre la condición cerrada y la condición abierta mediante deslizamiento. Además, la carcasa y el cuerpo de la carcasa pueden estar dispuestos en forma cilíndrica para rodear los troqueles cilíndricos. La carcasa y el cuerpo de la carcasa pueden tener una estructura de doble puerta para evitar en la medida de lo posible que bajen las temperaturas de los troqueles y del espacio de forjado.
Detalles del mecanismo de suministro de gas
Se prefiere que el mecanismo de suministro de gas 6 sea en particular el siguiente. El gas inerte G suministrado por el mecanismo de suministro de gas 6 es capaz de reducir la concentración de oxígeno dentro de la carcasa 5, en particular en la cavidad C entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3. El gas inerte G puede ser, por ejemplo, gas Ar (argón). Sin embargo, el gas inerte no se limita a esto. El gas inerte también puede ser, por ejemplo, gas N (nitrógeno), gas He (helio) o similares.
Como se muestra en las Figs. 5 y 6, el mecanismo de suministro de gas 6 incluye el tubo de suministro de gas 61 configurado para permitir que el gas inerte G pase a través del mismo. La tubería de suministro de gas 61 incluye una porción de punta 62 capaz de descargar el gas inerte G, y una porción de unión 63 configurada para unirse de manera removible a la porción unida 43 del mecanismo de calefacción 4. La porción de punta 62 está dispuesta a lo largo de la ranura de entrada 33a. La parte de unión 63 está dispuesta a lo largo de la dirección que se enfrenta hacia el troquel. El tubo de suministro de gas 61 tiene forma sustancialmente de L. Sin embargo, la estructura de la tubería de suministro de gas no se limita a esto.
Método para fabricar productos forjados.
A continuación se describe un método para fabricar el producto forjado P de acuerdo con la presente realización con referencia a la Fig. 8. En el método para fabricar el producto forjado P, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se calientan mediante el mecanismo de calefacción 4, en el que el material de forja M se forja entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3, y el producto forjado P se fabrica a partir del material de forja M.
En primer lugar, en el método para fabricar el producto forjado P, el gas inerte G se suministra al interior de la carcasa 5 (etapa de suministro de gas S1). En la etapa de suministro de gas S1, el gas inerte G se suministra a las porciones de cavidad 22 y 32 del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 en la condición de troquel cerrado. Al suministrar el gas inerte G de esta manera, las concentraciones de oxígeno en las porciones de cavidad 22 y 32 del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 se pueden reducir a aproximadamente 1 % o menos. Sin embargo, siempre que pueda evitarse eficazmente la oxidación de los troqueles superior e inferior, las concentraciones de oxígeno en las porciones de cavidad de los troqueles superior e inferior pueden ser superiores a aproximadamente el 1 % suministrando el gas inerte.
Además, en la etapa de suministro de gas S1, se prefiere que la tubería de suministro de gas 61 del mecanismo de suministro de gas 6 esté unida a la porción unida 43 del mecanismo de calefacción 4 inmediatamente antes de que se suministre el gas inerte G. Además, la tubería de suministro de gas 61 se retira preferiblemente de la parte unida 43 del mecanismo de calefacción 4 después de completar la etapa de suministro de gas S1. Sin embargo, el momento de conectar/quitar la tubería de suministro de gas no se limita a esto. El tubo de alimentación de gas también puede dejarse instalado en el interior del aparato de forja, o en particular en la carcasa.
A continuación, el material de forja M se carga en la carcasa 5 que tiene el cuerpo de carcasa 51 formado integralmente, desde el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51 (etapa de carga S2). En la etapa de carga S2, el material de forja M calentado mediante un horno de calefacción o similar se carga en la carcasa 5. Al transferir el material de forja M desde el horno de calefacción o similar a la carcasa 5, se usa preferiblemente una plantilla que evita que baje la temperatura del material de forja M.
El material de forja M se forja entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 (etapa de forja S3). Al ejecutar el forjado en esta etapa de forjado S3, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se calientan mediante el mecanismo de calefacción 4 dentro de la carcasa 5 en la condición cerrada en la que el puerto de carga 51a del cuerpo de la carcasa 51 está cerrado por la puerta 52, el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se mueven relativamente en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, y el mecanismo de calefacción 4 se mueve relativamente en la dirección que se enfrenta hacia el troquel con respecto a al menos uno de entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 que se mueven relativamente. El producto forjado P se fabrica a partir del material de forja M forjado de esta manera. Durante la forja, el mecanismo de calefacción 4 calienta el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 de forma continua o intermitente. Sin embargo, siempre que las temperaturas de los troqueles superior e inferior se mantengan adecuadamente, es posible que el mecanismo de calefacción no caliente los troqueles superior e inferior durante la forja.
En la etapa de forjado S3, el movimiento relativo del mecanismo de calefacción 4 se puede llevar a cabo para mantener la condición en la que la posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel y la posición central K entre el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel coinciden entre sí en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Sin embargo, el método de fabricación no se limita a ello. La etapa de suministro de gas también se puede ejecutar después de la etapa de carga y antes de la etapa de forjado. En la etapa de suministro de gas, el gas inerte también se puede suministrar a las porciones de cavidad de los troqueles superior e inferior en la condición de troquel abierto. Además, en la etapa de suministro de gas, el gas inerte se puede suministrar al interior de la carcasa y al exterior de los troqueles superior e inferior.
Las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 y la temperatura del espacio de forja durante la forja se ajustan preferiblemente De acuerdo con el tipo de metal usado para el material de forja M y el producto forjado P Por ejemplo, en un caso en el que el material utilizado para el material de forjado M y el producto forjado P es una aleación a base de Ni, una aleación a base de Ti, o similar, las temperaturas del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 y la temperatura del espacio de forjado se deben establecer preferiblemente de la siguiente manera. Las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 inmediatamente antes del inicio de la forja son preferiblemente de aproximadamente 800 °C o superiores. En un caso en el que el material utilizado para el material de forja M y el producto forjado P sea una aleación a base de Ni en particular, las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 inmediatamente antes del inicio de la forja son preferiblemente de aproximadamente 1020 °C o más, más preferiblemente aproximadamente 1040 °C o más, y más preferiblemente aproximadamente 1050 °C o más. Las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 inmediatamente antes del inicio de la forja están preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 900 °C a aproximadamente 1200 °C. En un caso en el que el material usado para el material de forja M y el producto forjado, aleación a base de Ni Pisa en particular, un límite de temperatura inferior del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 inmediatamente antes del inicio de la forja es preferiblemente aproximadamente 1020 °C, más preferiblemente aproximadamente 1040 °C, y aún más preferiblemente aproximadamente 1050 °C. La temperatura del espacio de forja durante la forja está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 800 °C a aproximadamente 1200 °C. La temperatura del espacio de forja durante la forja también está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 900 °C a aproximadamente 1200 °C. En particular, en un caso en el que el material usado para el material de forja M y el producto forjado P sea una aleación a base de Ni, las temperaturas del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 durante la forja están preferiblemente en el rango de aproximadamente 850 °C a aproximadamente 1150 °C. En un caso en el que el material usado para el material de forja M y el producto forjado P sea una aleación a base de Ni, el límite de temperatura inferior del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 durante la forja es preferiblemente aproximadamente 900 °C, más preferiblemente aproximadamente 1020 °C, más preferiblemente aproximadamente 1040 °C, e incluso más preferiblemente aproximadamente 1050 °C. En particular, en un caso en el que el material usado para el material de forja M y el producto forjado P sea una aleación a base de Ti, las temperaturas del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 durante la forja están preferiblemente en el rango de aproximadamente 750 °C a aproximadamente 1050 °C. Sin embargo, las temperaturas de los troqueles superior e inferior inmediatamente antes del inicio de la forja, y las temperaturas de los troqueles superior e inferior y el espacio de forja durante la forja no se limitan a estas temperaturas.
Como se describió anteriormente, en el aparato de forja 1 y el método para fabricar el producto forjado P De acuerdo con la presente realización, el puerto de carga 51a del cuerpo de carcasa 51 formado integralmente se abre hacia el exterior, con el cuerpo de carcasa 51 rodeando la mayor parte del interior de la carcasa 5. Por lo tanto, cuando se carga el material de forja M en la carcasa 5 desde el puerto de carga 51a, es decir, en el espacio de forja, se puede evitar que la temperatura del espacio de forja caiga significativamente. Además, la temperatura del espacio de forja se puede mantener de manera constante y, como resultado, se puede evitar que las temperaturas del material de forja M y del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 dispuestas en el espacio de forja caigan significativamente. Además, dado que se puede reducir el número de veces que las temperaturas reducidas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 se elevan de nuevo y se puede reducir el tiempo necesario para aumentar las temperaturas de nuevo, las fluctuaciones de las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 pueden ser reprimido. Como resultado, se puede evitar el deterioro del troquel superior 2 y del troquel inferior 3, extendiendo así el ciclo de sustitución del troquel superior 2 y del troquel inferior 3. Además, incluso cuando el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se mueven relativamente, el mecanismo de calefacción 4 se mueve relativamente con respecto a al menos uno de los troqueles superior e inferior en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. En consecuencia, las condiciones bajo las cuales el mecanismo de calefacción 4 calienta el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se pueden mantener constantes, y la uniformidad de las temperaturas del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se puede mantener eficientemente. Como resultado, se puede evitar que bajen la temperatura del espacio de forja y la temperatura del material de forja M, manteniendo así eficientemente la uniformidad de las temperaturas del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 y mejorando la eficiencia de la forja. En consecuencia, el producto forjado P que tiene la calidad adecuada puede fabricarse eficientemente.
En el aparato de forja 1 y el método para fabricar el producto forjado P De acuerdo con la presente realización, la condición en la que la posición de referencia J del mecanismo de calefacción 4 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel y la posición central K entre el troquel superior 2 y la inferior Los troqueles 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel coinciden entre sí en la dirección que se enfrenta hacia el troquel. Por lo tanto, incluso cuando el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se mueven relativamente, las condiciones bajo las cuales el mecanismo de calefacción 4 calienta el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se pueden mantener constantes, manteniendo eficientemente la uniformidad de las temperaturas del troquel superior 2 y el troquel inferior 3.
En el aparato de forja 1 y el método para fabricar el producto forjado P De acuerdo con la presente realización, el mecanismo de calefacción 4 tiene las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42, en el que las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 son capaces de ajustar la temperaturas de calefacción de las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 independientemente entre sí. Por lo tanto, dado que las temperaturas de calefacción de las porciones de calefacción superior e inferior 41 y 42 se pueden ajustar independientemente entre sí para suprimir las variaciones en las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, la uniformidad de la Las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 se pueden mantener eficientemente.
En el aparato de forja 1 y el método para fabricar el producto forjado P De acuerdo con la presente realización, el mecanismo de suministro de gas 6 suministra el gas inerte G al interior de la carcasa 5. Por lo tanto, la oxidación del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 ubicadas en el espacio de forjado se puede prevenir eficientemente mediante el gas inerte G suministrado al espacio de forja para reducir la concentración de oxígeno en el interior de la carcasa 5, es decir, el espacio de forja. Por lo tanto, se puede evitar eficazmente que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se deterioren y, por tanto, el ciclo de sustitución del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se puede ampliar de forma eficaz.
En el aparato de forja 1 y el método para fabricar el producto forjado P De acuerdo con la presente realización, el mecanismo de suministro de gas 6 suministra el gas inerte G a las porciones de cavidad 22 y 23 del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 en el troquel cerrado. Condición en la que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 están cerrados. Por lo tanto, suministrar el gas inerte G directamente a las porciones de cavidad 22 y 23 puede reducir eficazmente las concentraciones de oxígeno de las porciones de cavidad 22 y 23 del troquel superior 2 y del troquel inferior 3, y prevenir eficazmente la oxidación de las porciones de cavidad 22 y 23 lo cual es particularmente crucial en la forja. Como resultado, se puede evitar eficazmente que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se deterioren y, por lo tanto, el ciclo de sustitución del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se puede ampliar de forma eficaz. En el aparato de forja 1 y el método para fabricar el producto forjado P De acuerdo con la presente realización, cuando la dirección que se enfrenta hacia el troquel es a lo largo de la dirección vertical, el cuerpo de carcasa 51 incluye el puerto de paso de troquel inferior 51b que se abre para permitir que el troquel inferior 3 que se va a insertar a través del mismo de manera que sea móvil en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, en donde el espacio inferior I se forma entre el troquel inferior 3 y la porción de borde 51c del puerto de paso de troquel inferior 51b. Por lo tanto, incluso en un caso en el que el interior de la carcasa 5 esté lleno con el gas inerte G, se puede liberar un exceso de gas inerte G desde el espacio inferior I. En particular, las temperaturas del troquel superior 2 y del troquel inferior 3 Se puede evitar que fluctúe fácilmente proporcionando un puerto de descarga para descargar el exceso de gas inerte G al exterior de la carcasa 5 a través del espacio inferior I, en una posición alejada del troquel superior 2 y del troquel inferior 3. Como resultado, se puede evitar eficazmente que el troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se deterioren y, por lo tanto, el ciclo de sustitución del troquel superior 2 y el troquel inferior 3 se puede ampliar de forma eficaz. Aunque hasta ahora se ha descrito una realización de la presente invención, la presente invención no se limita a la realización anterior, y la presente invención puede modificarse y cambiarse sobre la base de la idea técnica de la misma, sin apartarse del alcance delas reivindicaciones adjuntas.
Lista de símbolos de referencia
1: Aparato de forja
2: Troquel superior, 21: Superficie lateral periférica exterior, 22: Porción de cavidad
3: Troquel inferior, 31: Superficie lateral periférica exterior, 32: Porción de cavidad
4: Mecanismo de calefacción, 41: Porción de calefacción superior, 42: Porción de calefacción inferior
5: Carcasa, 51: Cuerpo de Carcasa, 51a: Puerto de carga, 51b: Puerto de paso de troquel inferior, 51c: Porción de Aro, 52: Puerta
6: Mecanismo de suministro de gas
J: Posición de referencia, K: Posición central
G: Gas inerte
I: Brecha más baja
M: Material de forja, P: Producto forjado
S1: Etapa de suministro de gas, S2: Etapa de carga, S3: Etapa de forja
Claims (10)
1. Un aparato de forja (1) que comprende:
un troquel superior (2);
un troquel inferior (3) que se enfrenta hacia el troquel superior (2);
un mecanismo de calefacción (4) configurado para poder calentar el troquel superior (2) y el troquel inferior (3); y
una carcasa (5) en la que están dispuestos el troquel superior (2), el troquel inferior (3), y el mecanismo de calefacción (4), el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) están configurados para ser móviles con respecto entre sí en una dirección enfrentada del troquel superior (2) y el troquel inferior (3) para poder forjar un material de forja (M) entre el troquel superior (2) y el troquel inferior (3),
en el que la carcasa (5) está formada integralmente para rodear el troquel superior (2), el troquel inferior (3), y el mecanismo de calefacción (4), y comprende un cuerpo de carcasa (51) que tiene un puerto de carga (51a) abierta para permitir que el material de forja (M) pase a su través, y una puerta (52) configurada para poder abrir y cerrar el puerto de carga (51a) del cuerpo de carcasa (51),
en el que el mecanismo de calefacción (4) está dispuesto de manera que se oriente parcial o totalmente a las superficies laterales periféricas exteriores (21, 31) del troquel superior (2) y el troquel inferior (3),
el aparato de forja se caracteriza porque el cuerpo de carcasa (51) tiene un puerto de paso de troquel superior (51d) que se abre para permitir que el troquel superior (2) se inserte a través del mismo para que pueda moverse en la dirección que se enfrenta hacia el frente, y un puerto de paso de troquel inferior (51b) que se abre para permitir que el troquel inferior (3) se inserte a su través de manera que pueda moverse en la dirección que se enfrenta hacia el frente, porque la carcasa (5) está configurada para ser móvil en la dirección que se enfrenta hacia el troquel, y porque el mecanismo de calefacción (4) está configurado para moverse en la dirección orientada relativamente con respecto al troquel superior (2) y el troquel inferior (3) se mueve relativamente.
2. El aparato de forja (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el mecanismo de calefacción (4) está configurado para moverse para mantener una condición en la que una posición de referencia (1) del mecanismo de calefacción (4) en la dirección orientada coincide con una posición de centro (K) entre el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) en la dirección enfrentada.
3. El aparato de forja (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el mecanismo de calefacción (4) comprende una porción de calefacción superior (41) y una porción de calefacción inferior (42) ubicada en un lado inferior del troquel con respecto a la porción de calefacción superior (41) en la dirección de orientación, y
en el que las porciones de calefacción superior e inferior (41, 42) están configuradas para poder ajustar las temperaturas de calefacción de la porción de calefacción superior (41) y la porción de calefacción inferior (42) independientemente entre sí.
4. El aparato de forja (1) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un mecanismo de suministro de gas (6) configurado para poder suministrar gas inerte (G) al interior de la carcasa (5).
5. El aparato de forja (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) cada uno comprende una porción de cavidad (22, 32) que está configurada para formar un espacio para forjar el material de forja (M) en una condición cerrada en la que el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) están en contacto entre sí, y en el que el mecanismo de suministro de gas (6) está configurado para poder suministrar el gas inerte (G) a las porciones de cavidad (22, 32) de los troqueles superior e inferior (2, 3) en la condición cerrada de los troqueles superior e inferior (2, 3).
6. El aparato de forja (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la dirección de enfrentamiento es a lo largo de una dirección vertical, y en el que se forma un espacio (I) entre el troquel inferior (3) y una porción de borde del puerto de paso del troquel inferior (51b).
7. Un método para fabricar un producto forjado (P) a partir de un material de forja (M) al forjar entre un troquel superior (2) y un troquel inferior (3) enfrentados entre sí dentro de una carcasa (5), comprendiendo el método las etapas de:
cargar (S2) el material de forja (M) en la carcasa (5) que tiene un cuerpo de carcasa formado integralmente (51) a través de un puerto de carga (51a) del cuerpo de carcasa (51), el cuerpo de carcasa (51) tiene un puerto de paso de troquel superior (51d) que está abierto para permitir que el troquel superior (2) sea insertado a través de él para poder moverse en la dirección de enfrentamiento, y un puerto de paso de troquel inferior (51b) que está abierto para permitir que el troquel inferior (3) sea insertado a través de él para poder moverse en la dirección de enfrentamiento; y
forjar (S3) el material de forja (M) entre los troqueles superior e inferior (2, 3) al
(i) calentar los troqueles superior e inferior (2, 3) con un mecanismo de calefacción (4) en una condición en la que el puerto de carga (51a) del cuerpo de carcasa (51) está cerrado por una puerta (52), el mecanismo de calefacción (4) está dispuesto dentro de la carcasa (5) para que quede parcial o totalmente orientado hacia las superficies laterales periféricas exteriores (21, 31) de los troqueles superior e inferior (2, 3);
(ii) mover los troqueles superior e inferior (2, 3) relativamente en una dirección enfrentada a los troqueles superior e inferior (2, 3), insertándose el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) a través del puerto de paso del troquel superior (51d) y el puerto de paso del troquel inferior (51b) abiertos en el cuerpo de carcasa (51), respectivamente;
(iii) mover la carcasa (5) en la dirección que se enfrenta hacia el troquel; y
mover el mecanismo de calefacción (4) en la dirección orientada relativamente con respecto al troquel superior (2) y al troquel inferior (3) se mueve relativamente.
8. El método de fabricación de productos forjados de acuerdo con la reivindicación 7, en el que en la etapa de forjado (S3), el movimiento relativo del mecanismo de calefacción (4) se lleva a cabo para mantener una condición en la que una posición de referencia (1) del mecanismo de calefacción (4) en la dirección enfrentada coincide con una posición central (K) entre el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) en la dirección enfrentada.
9. El método de fabricación de productos forjados de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además, antes de la etapa de carga (S2) o la etapa de forjado (S3), una etapa de suministro de gas (S1) para suministrar gas inerte (G) a un interior de la carcasa (5).
10. El método de fabricación de productos forjados de acuerdo con la reivindicación 9, en el que en la etapa de suministro de gas (S 1), el gas inerte (G) se suministra a una porción de cavidad (23, 33) que está configurada para formar un espacio para forjar el material de forja (M) entre el troquel superior (2) y el troquel inferior (3) en una condición cerrada en la que los troqueles superior e inferior (2, 3) están en contacto entre sí.
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