無模碾壓技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)用雙性能渦輪盤成形方面具有特色優(yōu)勢(shì)，并廣泛應(yīng)用于高溫合金、鈦合金、輕合金和鋼類等大型復(fù)雜盤件的加工成形。

盤件無模碾壓技術(shù)及設(shè)備在 20 世紀(jì) 90 年代首先由俄羅斯科學(xué)院烏法超塑性問題研究所發(fā)明，技術(shù)亮點(diǎn)在于取代大型壓機(jī)和節(jié)約模具成本，當(dāng)時(shí)可成形 φ 800 mm 鈦合金的渦輪盤并已用于燃汽輪機(jī)；后由美國(guó)GE公司出資支持的相關(guān)研究證明該設(shè)備可成形出形狀復(fù)雜，微觀組織分布和力學(xué)性能良好的鈦合金渦輪盤。但因其技術(shù)保密，迄今尚未查到他們的工藝和設(shè)備研究報(bào)告，也未見其成形出高溫合金渦輪盤的相關(guān)研究成果。

國(guó)內(nèi)機(jī)械科學(xué)研究總院從 2003 年開始跟蹤這項(xiàng)技術(shù)，相關(guān)人員做了大量基礎(chǔ)研究工作，金泉林團(tuán)隊(duì)終于在 2006 年研制出一臺(tái)小型碾壓試驗(yàn)設(shè)備樣機(jī)，但當(dāng)時(shí)只能在室溫下成形直徑不大于 φ 280 mm 的鉛盤。2009 年該團(tuán)隊(duì)對(duì)原設(shè)備進(jìn)行數(shù)控改造并增加了加熱系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)合金盤件的數(shù)控碾壓成形，并取得了一些如何控制微觀組織分布的工藝設(shè)計(jì)成果。

2010 年金泉林等采用溫控高頻感應(yīng)加熱設(shè)備解決了高溫不足的問題，為避免與碾壓頭干涉，感應(yīng)線圈只能套在盤件兩端，由此形成了盤心低溫區(qū)和盤緣高溫區(qū)的不均勻溫度場(chǎng)。對(duì)于鈦合金恰好形成了雙相區(qū)成形的局面(盤心 α+β 相細(xì)晶，盤緣 β 相粗晶)，與雙性能渦輪盤指標(biāo)不謀而合，由此設(shè)計(jì)者放棄初對(duì)碾壓工藝等溫超塑成形的提法，轉(zhuǎn)而提出非均勻溫度場(chǎng)+雙性能成形的工藝特色，并通過對(duì) TC4 試驗(yàn)樣件的解剖分析，取得了不同組織分布的效果。

但在嘗試碾壓高溫合金材料時(shí)，設(shè)備表現(xiàn)出能力不足。此外，在允許的鍛造溫度之上進(jìn)行反復(fù)碾壓成形的方法缺乏研究?jī)r(jià)值，無法開展深入的高溫合金碾壓成形機(jī)理和工藝研究。因此，目前國(guó)內(nèi)無模碾壓技術(shù)和設(shè)備仍處于基礎(chǔ)研究階段。

隨著我國(guó) 400 MN、800 MN 模鍛壓機(jī)、 360 MN 垂直擠壓機(jī)、200 MN 等溫鍛壓機(jī)等大型設(shè)備陸續(xù)服役，鈦合金和高溫合金整體鍛造成形的噸位瓶頸已經(jīng)解決，如 2014 年直徑為 2 m 重達(dá) 6 t 的高溫合金渦輪盤已在中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司 800 MN 模鍛壓機(jī)上研制成功。

在降低設(shè)備載荷和 無模化成形方面，2005 年寶鋼在 40 MN 快鍛機(jī)上 采用分區(qū)鍛造法，鍛造出直徑 2 m 的 GH2674 燃機(jī)輪機(jī)盤；

2008 年，貴州安大采用非矩形截面錐輥 在5 MN輾環(huán)機(jī)上成形出直徑2 m的不銹鋼燃機(jī)輪機(jī)盤，并軋制出對(duì)稱、非對(duì)稱的空心或?qū)嵭谋P件；

西北工業(yè)大學(xué)近年來應(yīng)用 ACDR 擺輾技術(shù)展開了大型盤件成形的探索研究，以上新設(shè)備和工藝均對(duì)無模碾壓技術(shù)產(chǎn)生極大沖擊。碾壓技術(shù)是基于“點(diǎn)”的連續(xù)成形，可通過調(diào)整碾頭的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，并配合溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件所有區(qū)域的微觀組織柔性控制，從而達(dá)到“雙性 能”目標(biāo)；而整體鍛、分區(qū)鍛和軋制等工藝為“面、線”成形，無法實(shí)現(xiàn)小局部組織控制。因此，試制一臺(tái)大剛度和大載荷的中型設(shè)備樣機(jī)，成形出具有雙性能或者較佳性能的渦輪盤產(chǎn)品樣件，證明該技術(shù)的可行性和先進(jìn)性，從而實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化道路，對(duì)于提高我國(guó)高性能渦輪盤制造水平及解決工藝瓶頸具有重要意義。