使用润滑、热阻且摩擦减小的垫锻造合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及合金铸块和其它合金工件。更特定来说，本公开设及用于处理合金铸 块和其它合金工件的物件、系统和方法。 阳00引发明背景
[0003] "锻造"是指通过塑性变形加工和/或定形固态材料。锻造可与固态材料形成操作 的其它主要分类（即，机械加工（通过切割、研磨或W其它方式从工件移除材料而使工件成 形）和铸造（模制液态材料，所述液态材料凝固W保持模具的形状））区分。"可锻性"是材 料成功塑性变形的相对能力。可锻性取决于若干因素，包含（例如）锻造条件（例如，工件 溫度、模具溫度和变形速率）和材料特性（例如，组成、微结构和表面结构）。影响给定工件 的可锻性的另一因素是使模具表面与工件表面相互作用的摩擦学。锻造操作中模具表面与 工件表面之间的相互作用设及热传递、摩擦和磨损。如此，工件与锻造模具之间的热绝缘和 /或润滑可影响可锻性。
[0004] 各种合金可表征为"断裂敏感的"。铸块和由断裂敏感合金组成的其它工件可在锻 造操作期间沿着其表面和/或边缘或在表面和内部处的材料W不同速率移动的情况下在 内部形成断裂。由断裂敏感合金形成物件可能成问题，因为例如锻造或其它热加工操作期 间形成的断裂可能需要从被加工物件移除，运增加了生产时间和费用，同时降低收率。 阳〇化]本领域已知通过使用润滑剂来减少锻造操作期间的摩擦。不适当或不一致锻造润 滑可导致工件的非均一塑性变形，运通常是不合需要的。举例来说，非均一塑性变形可导致 在锻造操作期间工件的"滚光"和/或工件中形成空穴。然而，先前锻造润滑剂可具有导致 低于标准的锻造物件的各种缺陷。
[0006] 鉴于当前锻造技术的缺点，提供一种锻造合金（尤其是断裂敏感合金）的更有效 和/或更具成本效益的方法将是有利的。另外，减少锻造操作期间模具与工件之间的摩擦 将是有利的。更一般来说，提供一种用于锻造合金铸块和其它合金工件的改进的方法将是 有利的。 发明概要
[0007] 根据某些非限制性实施方案，描述了用于处理合金铸块和其它合金工件的物件、 系统和方法。
[0008] 根据本公开的各种非限制性实施方案设及一种用于锻造工件的系统。所述系统可 包括模具、合金工件，W及定位在模具的至少一部分与合金工件中间的垫。所述垫可包括多 个层，包含具有第一热阻和第一摩擦系数的第一层，W及具有第二热阻和第二摩擦系数的 第二层。第一热阻可大于第二热阻，且第一摩擦系数可大于第二摩擦系数。在各个非限制 性实施方案中，第一层包括KOAWOOL且第二层包括玻璃纤维。
[0009] 根据本公开的额外非限制性实施方案设及一种在锻造操作期间使用的多层垫，其 中所述多层垫包括第一润滑层、第二润滑层，W及定位在第一润滑层与第二润滑层中间的 第一绝缘层。第一润滑层可进一步包括工件接触表面，且第二润滑层可进一步包括模具接 触表面。第一润滑层和第二润滑层中的至少一者可包括玻璃纤维，且第一绝缘层可包括陶 瓷纤维。第一润滑层和第二润滑层的摩擦系数可小于第一绝缘层的摩擦系数，和/或第一 绝缘层的热导率可小于第一润滑层和第二润滑层的热导率。在各个非限制性实施方案中， 所述多层垫可包括用于将至少第一润滑层和第二润滑层相对于彼此紧固的紧固件。此外， 在各个非限制性实施方案中，第一润滑层和第二润滑层可形成绝缘层可安置到其中的套 筒。
[0010] 根据本公开的更多非限制性实施方案设及一种用于热加工工件的方法，所述方法 包括：将合金工件加热到环境溫度W上的溫度；将多层垫定位在合金工件与模具之间，其 中所述多层垫包括润滑层和热阻层；W及热加工所述合金工件。热加工所述合金工件可包 括利用模具向合金工件施加力W使合金工件发生塑性变形。利用模具向合金工件施加力W 使合金工件发生塑性变形可包括鐵锻（upset化rging)合金工件。所述方法可进一步包括 将多个多层垫定位在合金工件与至少一个模具之间，使合金工件预成型，和/或由经热加 工的合金工件制造物件。将工件暴露于高于环境溫度的溫度可包括将合金工件加热到合金 的再结晶溫度W上且合金的烙点溫度W下的溫度。
[0011] 根据本公开的进一步非限制性实施方案设及根据本公开的方法的任一者制造或 处理的合金工件。
[0012] 根据本公开的更进一步非限制性实施方案设及由根据本公开的方法的任一者制 造或处理的合金工件制成或包含所述合金工件的制品。此类制品包含例如喷射引擎组件、 固定式满轮组件、阀、引擎组件、转轴和紧固件。
[0013] 附图简述
[0014] 可通过结合附图考虑W下描述来更好地理解本文描述的各个非限制性实施方案， 在附图中：
[0015] 图1A-1C是说明用于形成有头紧固件的压印模具鐵锻方法的横截面示意图；
[0016] 图2A是由图1A-1C中描绘的压印模具鐵锻方法形成的有头紧固件的正视图； 阳017] 图2B是图2A的有头紧固件的头部的详细视图；
[0018]图3A是说明在无摩擦条件下操作的开式模具鐵锻系统的横截面示意图；
[0019]图3B是说明在高摩擦条件下操作的开式模具鐵锻系统的横截面示意图；
[0020] 图4A和4B是说明根据本公开的各个非限制性实施方案的开式模具鐵锻操作的横 截面示意图，其中多层垫定位在开式模具与工件之间；
[0021]图5是说明根据本公开的各个非限制性实施方案的压印模具鐵锻系统的示意图， 其中多层垫定位在压印模具与工件之间；
[0022]图6A是根据本公开的各个非限制性实施方案由图5中描绘的压印模具鐵锻系统 形成的有头紧固件的正视图；
[0023]图6B是根据本公开的各个非限制性实施方案的图6A的有头紧固件的头部的详细 视图；
[0024] 图7是根据本公开的各个非限制性实施方案用于锻造操作中的多层垫的透视图；
[0025] 图8是根据本公开的各个非限制性实施方案的图7的多层垫的正视图；
[00%]图9是根据本公开的各个非限制性实施方案的用于锻造操作中的多层垫的横截 面正视图；
[0027] 图10是根据本公开的各个非限制性实施方案的图9的多层垫的平面图；
[0028] 图11是根据本公开的各个非限制性实施方案的用于锻造操作中的多层垫的平面 图，其描绘处于部分组装配置中的多层垫；W及
[0029] 图12是根据本公开的各个非限制性实施方案的图11的多层垫的平面图，其描绘 处于组装配置中的多层垫。
[0030] 某些非限制性实施方案的描述
[0031] 应理解，所公开实施方案的各种描述已经简化W仅说明与对所公开实施方案的清 晰理解有关的那些特征、方面、特性等，同时为清楚起见排除其它特征、方面、特性等。本领 域一般技术人员在考虑所公开实施方案的当前描述后将认识到，其它特征、方面、特性等在 所公开实施方案的特定实现方式或应用中可能是合乎需要的。然而，因为运些其它特征、 方面、特性等可由本领域一般技术人员在考虑所公开实施方案的当前描述后容易确认且实 施，因此对于所公开实施方案的完整理解并非必需的，所W本文不提供对运些其它特征、方 面、特性等的描述。如此，应理解，本文陈述的描述仅为示例性且说明所公开实施方案，且不 希望限制仅由权利要求书界定的本发明的范围。
[0032]在本公开中，除非另外指示，否则表达数量或特性的所有数字应理解为在所有例 子中由术语"约"加前缀和修改。因此，除非相反地指示，否则W下描述中陈述的所有数字 参数可依据试图在根据本公开的实施方案中获得的所要性质而变化。举例来说，术语"约" 可指在给定测量的性质或精度的情况下所测量数量的可接受误差程度。典型的示例性误差 程度可在给定值或值范围的20%内、10%内或5%内。起码（且并不意图限制权利要求书 的范围的等效原则的应用），当前描述中描述的每一数字参数应至少鉴于所报告有效位的 数目且通过应用一般舍入技术来解释。
[0033] 并且，本文所述的任何数字范围希望包含其中归入的所有子范围。举例来说，"1到 10"的范围希望包含所述最小值1与所述最大值10之间（且包含1和10)的所有子范围， 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数字限制希 望包含其中归入的所有较低数字限制，且本文所述的任何最小数字限制希望包含其中归入 的所有较高数字限制。因此，申请人保留修订本公开的权利，包含权利要求书，W明确陈述 本文明确陈述的范围内归入的任何子范围。所有此类范围希望在本文固有地公开使得用W 明确陈述任何此类子范围的修订将符合35U.S.C. § 112 (第一章）W及35U.S.C. § 132 (a) 的要求。
[0034] 除非另外指示，否则如本文使用的语法冠词"一个"、"一（a/an)"和"所述"希望包 含"至少一个"或"一或多个"。因此，本文使用所述冠词来指冠词的语法对象的一或一者W 上（即，至少一者）。借助实例，"组件"意味着一或多个组件，且因此可能预期一个W上组 件，且可在所描述实施方案的实现方式中采用或使用所述一个W上组件。
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