【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于监测和调节自由成型锻压机的方法以及一种自由成型锻压机，该自由成型锻压机与控制和调节单元连接，并且设计和配置用于执行所述方法。
技术介绍
1、自由成型锻造是一种属于锻造的成型技术，其目的是改善工件的机械特性以及制造毛坯件。在自由成型锻造中，利用相对于彼此移动的工具使工件在压力下成型，其中，所述工具可以是平坦的或者部分具有工件本身的形状。工件形状是通过对工件有针对性的引导以及通过控制工具对工件作用的成型力而产生的。在此，通常需要工具进行多次加工行程，直到工件呈现希望的形状。
2、在此，通常借助锻造操纵机构来抓住工件，并且在待成型区域开始处的脚线(fuβlinie)和待成型区域结束处的罩线(haubenlinie)之间的整个待成型长度上逐渐成型工件。因此，工件长度可由罩线和脚线之间的距离来确定。
3、以针对工件预先确定的温度窗口内的热成型工艺来进行该自由成型锻造。该工件温度取决于材料，并且此外通常还要考虑工件希望的直至最终几何形状的成型，以及由道次方案预定并引入到工件中的成型能量。
4、由文献us2005/0247092 a1已知一种用于优化锻造工艺的方法和装置。同样，文献wo 23005/113172a1也公开了一种用于优化锻造工艺的方法和装置。然而，由现有技术已知的装置和方法需要极其成本密集的测量技术来优化锻造工艺，并且不能实现在线温度计算或者自由成型锻造工艺的调节。由现有技术已知的解决方案此外在计算工件内的形状变化或形状变化分布时也没有考虑圆形锭材、具有轴肩的轴、部分过度
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种方法以及一种自由成型锻压机，其能够提供在自由成型锻压机(freiformschmiedepressen)中监控工艺而不必对此动用成本密集的测量技术系统的综合解决方案。在本专利技术的意义中，通过包括权利要求1的特征的方法以及包括权利要求13的特征的自由成型锻压机来实现该目的。本专利技术的有利的设计方案尤其在从属权利要求中加以阐述。
2、根据本专利技术，提供了一种用于监测和调节自由成型锻压机的方法，该方法包括以下步骤：(a)使用经验模型计算自由成型锻造期间工件的几何形状发展；(b)与步骤(a)并行地、即同时或在时间上至少部分重叠地计算经锻造的工件的横截面上的工件温度；(c)计算沿工件长度的形状变化分布，优选地利用在步骤(a)中计算的几何形状发展；以及(d)根据在步骤(c)中计算的形状变化分布，自动地或手动地将形状变化分布调节到预先确定的范围内。
3、由此为自由成型锻造期间的工艺监控提供了综合解决方案。可在很大程度上、优选完全地避免成本密集的测量技术系统。在自由成型锻造期间，企图使工件沿着工件纵向轴线伸长dfes，从而随着每次行程使长度上升δl，而宽度由于工件的自由侧表面而增加δb。长度变化与宽度变化之比(即所谓的延伸)在此非常取决于材料、温度和工具。因此，仅能受限制地预测或事先计算几何形状。获取几何形状发展的已有测量技术解决方案存在的缺点是，其由于恶劣的环境条件而极其复杂且成本密集，并且因此只能用于少数锻造。
4、根据本专利技术的克服这些问题的解决方案提出，将工件移动到限定的初始位置并且在那里优选地设置锻造工艺的脚线。然后锻造工件并在此将工件逐渐移动通过锻压机，直到预先确定的终点位置，其优选地被限定为罩线。在操纵机构一侧，罩线限定延伸至上述脚线的工件的起点。因此，由罩线和脚线之间的差得到工件长度。
5、在锻造期间，然后通过道次方案以及本领域技术人员已知的与加宽的关系来计算几何形状发展。
6、在预先确定的时刻，例如在每两个道次之后，此时可重复测量脚线与罩线之间的距离，由此能够记录真实的几何形状发展并修正几何形状计算中可能出现的误差。结合用于几何形状计算的模型，由此能够记录与取决于材料的延伸特性和加宽特性。
7、此外优选的是，借助合适的传感机构来检测压缩行程、压缩力和/或操纵机构位置，并且锻压机以及必要时操纵机构将压缩行程、压缩力和/或操纵机构位置用于确定工件的加宽和长度变化。在运行中通常使用一个或两个操纵机构来进行该转化，其中，在使用两个锻造操纵机构的情况下，优选地还要考虑工件从第一操纵机构到第二操纵机构的移交。
8、优选的是，所有提及的参数与工艺并行地存储在数据库中，由此能够获得用于自由成型锻造中的几何测量与计算的自学习且持续改进的模型。
9、温度是自由成型锻造中的一个关键目标变量，因为温度显著影响材料特性，特别是工件的组织结构。在锻造期间，只能测量表面的温度，而无法测量内部的温度。因此，根据本专利技术的方法提出计算经锻造的工件的横截面上的工件温度，其中，与使用经验模型计算自由成型锻造期间工件的几何形状发展的步骤同时或者在时间上至少部分重叠地、因此并行地计工件温度。
10、优选地借助一个或多个测量系统、例如高温计或热成像系统来计算温度分布，所述测量系统测量工件表面上一个或多个点处的表面温度。然后借助本领域技术人员已知的温度模型来计算工件内部的温度分布。优选地将计算的温度分布显示给锻压机操作者，由此有利地支持自由成型锻造的监测和调节。特别地，这使操作者能够随时中断工艺或者在操作者方面以希望的方式更改工艺。
11、计算自由成型锻造期间工件的几何形状发展优选地是根据本专利技术的方法的另一重要步骤的基础，该步骤即计算沿工件长度的形状变化分布的步骤。然后，将计算几何形状发展时获得的几何形状变量用作形状变化模型的输入变量，以便与工艺并行地计算形状变化分布进而计算自由成型锻造期间的型芯压缩程度(kernverdichtung)。例如，dominikrecker在2014年于亚琛由出版社shacker-verlag出版的刊物《entwicklung vonschnellen prozessmodellen undfür dasfreiformschmieden(针对自由成型锻造的快速工艺模型和优化选项的改进)》中描述了对此通用的形状变化模型。计算沿工件长度的形状变化分布对于自由成型锻造来说非常重要，因为自由成型锻造的工艺特性会导致工件中形状变化的分布不均匀。
12、根据本专利技术优选的是，将形状变化模型、特别是recker提出的上述形状变化模型，扩展为涵盖待锻造的工件的另外的几何形状，特别是关于部分过度锻造的锭材、锥形的锭材、多边形的锭材和圆形锭材。为此，在使用形状变化模型时，必须以本领域技术人员已知的方式考虑取决于待制造的工件的具体几何形状的形状变化分布。
13、根据本专利技术，基于先前计算的形状变化分布，最终在预先确定的范围内调节形状变化分布。因此，本专利技术提供了一种用于自由成型锻造中的工艺调节的整体系统，其中利用工艺数据和调节算法来使用工艺变量、品质变量、几何形状、形状变化和温度。
14、就此而论特别优选的是，检查本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于监测和调节自由成型锻造工艺的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中为自由成型锻造工艺限定脚线和罩线，并且必要时则修正所述几何形状发展。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中优选地借助高温计或热成像系统测量工件温度，并且必要时以维持预先确定的工件温度范围为目的而调节所述自由成型锻造工艺。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所测量的温度用作计算模型中的比较变量，所述计算模型计算沿所述工件的整个横截面的温度分布、优选地也计算沿所述工件的长度的温度分布。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其特征在于，监测并且优选地调节取决于材料的、针对预先确定的工件温度范围的维持。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法除了测量工件温度以及必要时使用自由成型锻压机和/或至少一个工件操纵机构的已有的测量信号、优选压缩行程、压缩力和操纵机构位置之外，不使用另外的测量数据。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件是圆形锭材、具有轴肩的轴和/或锥形的铸锭并且/或者能够具有部分过度锻造的区域。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何形状发展的计算包括优选取决于材料地计算所述工件的延伸特性和加宽特性。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将在步骤a)中针对几何形状发展计算的变量用作形状变化模型的输入变量，利用所述形状变化模型确定形状变化分布并且优选地在形状变化分布沿所述工件的横截面和/或长度不均匀的情况下确定型芯压缩程度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置与数据库连接的控制和调节单元，在所述数据库中存储所有检测的测量数据和计算的参数。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制和调节单元向操作者显示几何形状分布和/或形状变化分布和/或温度分布的计算的变量，优选地此外还在偏离目标状态的情况下、优选地由于形状变化太低的区域而发出警告，和/或提出以维持预先确定的范围和/或实现理想的形状变化分布为目的而调节自由成型锻造工艺的建议。
13.一种自由成型锻压机，所述自由成型锻压机与控制和调节单元连接，所述控制和调节单元设计和设置成执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
14.根据权利要求13所述的自由成型锻压机，其特征在于，所述控制和调节单元与数据库连接，在所述数据库中能够存储由传感器检测的所有测量数据以及由形状变化模型计算的参数。
15.根据权利要求13或14中任一项所述的自由成型锻压机，其特征在于，所述控制和调节单元与显示单元连接，借助所述显示单元能够向操作者显示几何形状分布和/或形状变化分布和/或温度分布的计算的变量，优选地此外还能够在偏离预先确定的区域的情况下发出警告，和/或提出以维持预先确定的范围和/或实现理想的、优选均匀的形状变化分布为目的而调节自由成型锻造工艺的建议。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于监测和调节自由成型锻造工艺的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中为自由成型锻造工艺限定脚线和罩线，并且必要时则修正所述几何形状发展。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤b)中优选地借助高温计或热成像系统测量工件温度，并且必要时以维持预先确定的工件温度范围为目的而调节所述自由成型锻造工艺。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所测量的温度用作计算模型中的比较变量，所述计算模型计算沿所述工件的整个横截面的温度分布、优选地也计算沿所述工件的长度的温度分布。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的方法，其特征在于，监测并且优选地调节取决于材料的、针对预先确定的工件温度范围的维持。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法除了测量工件温度以及必要时使用自由成型锻压机和/或至少一个工件操纵机构的已有的测量信号、优选压缩行程、压缩力和操纵机构位置之外，不使用另外的测量数据。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在自由成型锻造工艺期间在线地一同计算步骤a)至步骤c)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述工件是圆形锭材、具有轴肩的轴和/或锥形的铸锭并且/或者能够具有部分过度锻造的区域。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何形状发展的计算包括优选取决于材料地计算所述工件的延伸特性和加宽特性。
10.根据前述权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·沃尔夫加腾，D·索姆勒，A·扎法里，
申请(专利权)人：SMS集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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