CN112122541A - 一种非对称复杂截面异形环成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种非对称复杂截面异形环成型方法,主要包括如下几个步骤:下料、冲孔、直轧、翻边、旋转压高、异形预轧、异形终轧、固溶热处理、时效热处理、测试、检验。通过上述方式,本发明能够解决复杂截面零件无法实现非对称性锻件结构设计及成型的技术瓶颈,大大提高材料利用率及产品综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及航空机件制造领域,尤其是涉及一种非对称复杂截面异形环成型方法。
背景技术
航空发动机锻件材料多为贵重金属,为提高锻件原材料利用率,一般根据零件结构对锻件结构进行仿形设计,但由于材料流动性及环轧工艺的一些局限性,很多复杂结构的零件只能进行简单的仿形设计。如某型号航空发动机支撑环零件(如下图1),其截面结构左右两端呈非对称性,两端外径尺寸差异较大。由于技术的局限性其常规的锻件设计如图2,锻件截面结构左右两端呈对称设计,且考虑到材料流动导致的填充问题其外径异形深度(A值)较浅。
现有的制造加工工艺存在以下不足:1、仿形程度低,材料利用率低;2、后续机械加工量大,生产效率低;3、产品组织流线完整性在后续机机械加工过程被大量切断,影响产品使用寿命。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出了一种非对称复杂截面异形环成型方法,能够解决复杂截面零件无法实现非对称性锻件结构设计及成型的技术瓶颈,大大提高材料利用率及产品综合性能。
本发明的主要内容包括:一种非对称复杂截面异形环成型方法,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1060℃-1120℃,保温2至4.5小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1060℃-1120℃,保温1至3小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2.5 小时,转移至压机成型;
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2小时,转移至环轧机环轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件;
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在950℃-1000℃下保温1-2小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到720℃-780℃维持4-6小时后炉冷到620℃-650℃,并在620℃-650℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
优选地,还包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1080℃-1100℃,保温2.5至3小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1080℃-1100℃,保温1.5至2.5小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至2小时,转移至压机成型;
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至 1.5小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至1.5小时,转移至环轧机环轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至 1.5小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件;
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在960℃-980℃下保温1.5-2小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到740℃-760℃维持4.5-5.5小时后炉冷到630℃-640℃,并在630℃-640℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
本发明的有益效果在于:
1、根据支撑环零件结构设计接近零件轮廓的非对称性复杂截面异形环锻件,锻件截面两端呈非对称结构,仿形设计程度高,提高原材料利用率,降低产品生产成本;
2、采用直轧+翻边+旋压局部堆料+异形环轧的组合成型方式成型非对称性复杂截面异形环锻件,使锻件各区域能很好的填充满,产品合格率高;
3、采用翻边的成型工艺以引导材料的变形流动方向,防止材料向非预期的方向流动;
4、采用旋转局部压高的成型方式实现坯料的局部堆料,实现材料的定位准确分布,防止后续环轧过程局部缺料导致的填充不满缺陷。
附图说明
图1为现有技术中产品的结构示意图;
图2为现有技术中常规的锻件结构示意图;
图3为本发明中异形环锻件结构示意图;
图4为本发明中整体工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。
实施例1
一种非对称复杂截面异形环成型方法,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1060℃,保温2小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1060℃,保温1小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃,保温0.5小时,转移至压机成型,翻边冲头2放置在压机下台面上,直轧毛坯放置在翻遍冲头2上,再将翻边冲头1放置在直轧毛坯上端,压机上台面下行对毛坯进行翻边,将毛坯两端内径材料向外径翻出(如图4);
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃,保温0.5小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃,保温0.5小时,转移至环轧机环轧,采用外径工装及内径工装1进行预轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃,保温0.5小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件,采用外径工装及内径工装2进行终轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件(如图4);
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在950℃下保温1小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到720℃维持4小时后炉冷到620℃, 并在620℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
本实施例中,工装模具组,包含翻边冲头1、翻边冲头2、外径工装、内径工装1、内径工装2,其中:
1、翻边冲头1上大下小,小端外径尺寸比直轧毛坯内径尺寸小5-15mm,以便翻边时准确放入直轧毛坯内径,大端外径根据翻边量比小端外径大30-50mm,外径为斜面,用于将直轧毛坯上端内径逐渐向外翻;
2、翻边冲头2上小下大,小端外径尺寸比直轧毛坯内径尺寸小5-15mm,以便翻边时准确放入直轧毛坯内径,大端带法兰台阶,用于承托毛坯,外径为斜面,用于将直轧毛坯下端内径逐渐向外翻;
3、外径工装型槽轮廓与锻件外径轮廓一致,呈非对称结构;
4、内径工装1截面为矩形截面,以便在翻边后的毛坯轧制时平稳过渡;
5、内径工装2外径轮廓与锻件内径轮廓一致,也呈非对称结构。
实施例2
一种非对称复杂截面异形环成型方法,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1120℃,保温4.5小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1120℃,保温3小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1020℃,保温2.5小时,转移至压机成型,翻边冲头2放置在压机下台面上,直轧毛坯放置在翻遍冲头2上,再将翻边冲头1放置在直轧毛坯上端,压机上台面下行对毛坯进行翻边,将毛坯两端内径材料向外径翻出(如图4);
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1020℃,保温2小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1020℃,保温2小时,转移至环轧机环轧,采用外径工装及内径工装1进行预轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1020℃,保温2小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件,采用外径工装及内径工装2进行终轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件(如图4);
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在1000℃下保温2小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到780℃维持6小时后炉冷到650℃, 并在650℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
本实施例中,工装模具组的结构与实施例1中相同。
实施例3
一种非对称复杂截面异形环成型方法,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1080℃,保温2.5小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1080℃,保温1.5小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃,保温1小时,转移至压机成型,翻边冲头2放置在压机下台面上,直轧毛坯放置在翻遍冲头2上,再将翻边冲头1放置在直轧毛坯上端,压机上台面下行对毛坯进行翻边,将毛坯两端内径材料向外径翻出(如图4);
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃,保温1小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃,保温1小时,转移至环轧机环轧,采用外径工装及内径工装1进行预轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃,保温1小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件,采用外径工装及内径工装2进行终轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件(如图4);
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在960℃下保温1.5小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到740℃维持4.5小时后炉冷到 630℃,并在630℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
本实施例中,工装模具组的结构与实施例1中相同。
实施例4
一种非对称复杂截面异形环成型方法,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1100℃,保温3小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1100℃,保温2.5小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1000℃,保温2小时,转移至压机成型,翻边冲头2放置在压机下台面上,直轧毛坯放置在翻遍冲头2上,再将翻边冲头1放置在直轧毛坯上端,压机上台面下行对毛坯进行翻边,将毛坯两端内径材料向外径翻出(如图4);
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1000℃,保温1.5小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1000℃,保温1.5小时,转移至环轧机环轧,采用外径工装及内径工装1进行预轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至1000℃,保温1.5小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件,采用外径工装及内径工装2进行终轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件(如图4);
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在980℃下保温2小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到760℃维持5.5小时后炉冷到 640℃,并在640℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
本实施例中,工装模具组的结构与实施例1中相同。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种非对称复杂截面异形环成型方法,其特征在于,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1060℃-1120℃,保温2至4.5小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1060℃-1120℃,保温1至3小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2.5小时,转移至压机成型;
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2小时,转移至环轧机环轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至960℃-1020℃,保温0.5小时至2小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件;
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在950℃-1000℃下保温1-2小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到720℃-780℃维持4-6小时后炉冷到620℃-650℃,并在620℃-650℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
2.根据权利要求1所述的一种非对称复杂截面异形环成型方法,其特征在于,主要包括如下步骤:
S1、下料:按工艺要求切割;
S2、冲孔:采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1080℃-1100℃,保温2.5至3小时,然后将坯料从高温燃气炉中取出来并运输至压机,对坯料进行镦粗、冲孔;
S3、直轧:采用高温燃气炉对已完成冲孔的环锻件进行加热升温至1080℃-1100℃,保温1.5至2.5小时,然后将锻件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上进行多火次直轧;
S4、翻边:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至2小时,转移至压机成型;
S5、旋转压高:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至1.5小时,转移至压机成型,上台面采用窄台面对环锻件两端进行多道次旋转局部压高进行局部堆料,成型出两端厚中间薄的环锻件,对环锻件各处原材料进行准确分配;
S6、异形预轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至1.5小时,转移至环轧机环轧;
S7、异形终轧:采用高温燃气炉对环锻件进行加热升温至980℃-1000℃,保温1小时至1.5小时,转移至环轧机环轧,得到最终设计形状的非对称性异形环锻件;
S8、固溶热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,在960℃-980℃下保温1.5-2小时后出炉空冷或水冷;
S9、时效热处理:采用热处理炉对环锻件进行热处理,到740℃-760℃维持4.5-5.5小时后炉冷到630℃-640℃,并在630℃-640℃保温1小时后出炉空冷;
S10、测试:对产品取样进行测试以验证是否满足规范要求;
S11、检验:按照图纸要求尺寸检验。
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