本发明是关于一种将予锻棒坯的端部镦锻成形，以制备涡轮喷气发动机压气机叶片所需毛坯的工艺及其装置。 制备涡轮喷气发动机压气机叶片的毛坯通常采用将一园柱棒坯的端部进行镦粗，使得园棒的截面积增大，达到制备压气机叶片根部所需材料的体积。镦锻过程的限制可由两种参数确定：
a）技术参数，如镦锻率t，由t＝（L0-L1）/D0来确定，其中L0是棒坯上被镦粗部分的原始长度，L1为L0镦粗后的长度，D0为棒坯被镦粗部分的原始直径。L0-L1为冲头的有效行程，其上限为特种锻造的设计特点。
b）冶金参数，如缩减率r，由r＝L0/L1＝S1/S0＝（D1/D0）2确定，其中S0为棒坯的原始截面积，S1为镦锻后棒坯的最终截面积，D1则为镦锻后的直径。
已知的镦锻工艺对几何形状加以限制，以免成形坯料发生不可接受的缺陷。这些缺陷是因镦锻过程中杆部变形未得以控制造成，典型地有因棒料的弯折而引起的折叠，或因弯折后棒坯的扭绞而造成的不规则纤维走向。图1a，1b，1c和1d示出这些现行工艺造成的缺陷，图中，棒坯B放置在凹模A中，采用四个工步镦锻端部，每幅图表示一个变形工步，分别示出长度的缩减为L1、L2、L3和L4。棒坯B在长度缩减过程中可能产生折弯，继而扭绞，导致上述的常见缺陷。
通常认为，要避免这些缺陷，就必须对镦粗率及缩减率的上限加以限定。一般说来，单一工步的镦锻工艺，其镦粗率t的上限为4，两工步的镦锻工艺则采用6为上限。对于缩减率r来说，上限一直沿用1.5～2，这取决于棒坯的合金种类。
为跨越这些上限而又不造成上述缺陷，人们曾做过各种尝试。采用一工具的棒坯端部章动，使棒坯同步向变形区送进一段成形所需体积和长度来完成镦锻。还曾尝试过多工步镦锻，每一工步向前送进一成形体积所需的长度。诸如此类方法的典型可见法国专利2050483，2050484和2220328。尽管这些工艺有所改进，但尚未能满意地消除常见的缺陷，特别是纤维的走向依旧不可靠。
本发明为采用两工步镦锻工艺将予锻棒坯镦锻，制备压气机叶片坯料的工艺及装置。在第一工步，予锻的棒坯放置在具有第一聚料仓的第一凹模中，棒坯端部可在其中镦锻延展。聚料仓被加工成的形状使其与棒坯在横向延展时保持三条线接触。冲头进位至与棒端相接，并施一很大的轴向力，该力足以使端部的长度缩减，横向展宽，从而基本充满凹模上的聚料仓。
在第二工步中，已展宽的棒坯自第一凹模移至第二凹模，该凹模亦具有一聚料仓，使棒坯上已延展部分在其中继续延展，该第二聚料仓的封面形状可容纳棒坯上已展宽的部分，因而当棒坯横向延展时，至少在棒坯与凹模间形成一条接触线。冲头再次向棒端施加一很大的轴向力，使其长度缩减，横向延展，完全充满第二凹模上的聚料仓。
第一凹模上聚料仓的断面可采用一大致为十字状的型式，使其在棒坯横向延展时与棒坯有四条接触线，接触线沿棒坯园周相隔约90°分布。
第二凹模中聚料仓的断面既可采用平行四边形，也可采用通常的园形。两种形状的尺寸应为：第一镦锻工艺后棒坯上形成的十字状被平行四边形或园形截面所内含。第二凹模与棒坯在十字形截面的最外端接触，形成棒端第二次横向延展时的接触线，以防止棒坯产生折弯和扭绞。
业已发现，采用本发明的两变形工步方法，对一些钛合金已获得8～10的镦粗率，这在先前的通用工艺上，至少要5个工步。根据所采用的特殊合金及质量标准要求，本发明的工艺及装置可获得较过去通用工艺更高的镦锻率。对采用本发明工艺及装置制得的锻件进行的金相检验表明，纤维走向较过去通用工艺有了明显的改善，同时消除了旧工艺产生的缺陷。
获得这些改进是由于棒坯在第一工步中架靠在模膛上，使之相互形成三条接触线，棒坯金属只能沿模腔所允许的方向流动，从而避免了任何因折叠引起的变形，同时也消除了镦锻过程中棒坯的扭绞。此外，本发明工艺的第二工步中，棒坯横向延展部分与模腔间保持的接触也防止了任何因折叠或扭绞引起的变形。
图1a-1b为局部剖视图，示明常用镦锻工艺的四个顺序工步。
图2a为棒坯镦锻前的侧视图。
图2b为图2a所示棒坯的横截面视图。
图3a为本发明第一镦锻工步中棒坯及模具的纵剖视图。
图3b为图3a所示装置的横截面视图。
图4a为第二镦锻工步时本发明装置的纵剖视图。
图4b为图4a中模具的横剖视图。
图5为制成坯料上镦锻部分的截面视图。
图6为与图4b所示相似的第二凹模上二次聚料仓的局部横剖视图。
图7a-7c为各种聚料模腔的截面形状，可用于非园截面棒坯。
本发明工艺及装置将连同一根普通园棒1一起加以阐述，该园棒具有如图2a及2b所示的园形截面，当然可以理解本发明范畴亦可用于其它截面形状的棒坯。如图3a和3b所示，棒坯1放置在第一凹模2内，该凹模与通用的锻压机或平锻机刚性相连。棒坯端部1b在凹模2形成的聚料仓4内被镦锻延展。通用锻压机或平锻机的冲头3向棒坯端部1a施加一很大的轴向力，使得端部1b长度缩减，横向扩展至完全充满凹模2形成的聚料仓4。
凹模2上聚料仓4可采用一基本上为十字状的断面，如图3b所示。十字型断面由沿凹模2的轴线对称分布的径向凸起部分4a、4b、4c和4d构成。同时当棒坯横向变形充填聚料仓4处的凸起部分时，十字型断面使其与棒坯1的外表面形成5a、5b、5c和5d的接触线。四条接触线沿棒坯园周分布，相互间隔约为90°。镦锻过程中凹模2和棒坯1始终保持接触。镦锻过程中凹模与棒坯之间的接触是必要的，因不可消除的折叠和扭绞往往在此时出现。这种接触应自工序的起始予以保证，当然做为一个实例，通常在变形的初始阶段允许有一0.5mm的径向公差。冲头3沿箭头F方向对棒坯1的端部1a施加一很大的轴向力，使得棒坯金属沿箭头f方向流入了凹模2上聚料仓4处的凸起部分。
中间锻坯1c自凹模2移至第二凹模6内，如图4a及4b所示。第二凹模6具有一个2次聚料仓8，其断面形状可采用图4b所示的具有园角的平行四边方形。该二次聚料仓的横向尺寸可容纳中间锻坯1c的十字型状，使十字状棒端的尖点与聚料仓8的内表面形成接触线。冲头7沿箭头F方向对中间锻坯1c的端部施加一很大的轴向力，再次使棒端长度缩减，横向延展，从而完全充填第二聚料仓8。尖点1d、1e，1f和1g与聚料仓8的侧边接触，以防镦锻过程中出现任何折弯和扭绞。中间锻坯1c沿箭头F方向横向延展，如图4b所示，充填聚料仓8。尽管允许约为0.5mm的初公差，但尖点与凹模在第二变形工步中仍应继续保持。
第二工步结束时，棒坯端部被镦锻部分的截面形状呈如图5中所示的1h型。棒坯上被镦锻部分即形成锻制涡轮喷气发动机压气机叶片的根部。
尽管本发明以两工步来加以阐述，但显而易见，亦可采用不同的多工步镦锻，这取决于变形合金，欲制备部件及所需的镦锻率。第一和第二凹模上的聚料仓可采用其它断面形状，只要使棒坯与模膛间始终保持若干条接触线。第二凹模6的聚料仓可采用基本上为园形的型腔以构成图6所示的模膛8a。在前述的型腔中，十字状棒坯端部的尖点与模膛8a的内表面在变形过程中保持接触，以防棒坯出现弯折或扭绞。
图7a，7b和7c所示为其它形状聚料仓的图形，如9a，9b和9c，可分别用于端部具有截面形状为10a，10b和10c的棒坯，这些非园棒坯断面可更适用于最终工件所需的形状。
前面所做的阐述只是说明 用途，而不应被视为对本发明的任何限定，附加的权利要求系专门对本发明的范畴予以阐述。