基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝及裝置制造方法
【專利摘要】一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造【技術(shù)領(lǐng)域】的基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝及裝置，采用GH4145毛坯，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)行一次擠壓，然后通過(guò)單獨(dú)對(duì)凸模和凹模降溫，并進(jìn)行二次擠壓，從而消除了毛坯側(cè)表面形成瘤并制成渦輪盤(pán)鍛件。使用較為便宜的鎳基合金作為模具材質(zhì)，模具本身采用無(wú)飛邊槽的閉式結(jié)構(gòu)，不僅降低了模鍛力，而且節(jié)約了貴金屬；相比現(xiàn)有技術(shù)必須在真空或惰性氣體保護(hù)下才能工作，本發(fā)明在空氣中即可等溫模鍛出帶有雙輪轂高質(zhì)量渦輪盤(pán)，在提高貴金屬利用率并減少機(jī)械加工余量的同時(shí)具有批量生產(chǎn)條件。
【專利說(shuō)明】基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造【技術(shù)領(lǐng)域】的方法及裝置，具體是一種基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)是燃?xì)廨啓C(jī)最重要、工作條件最惡劣零件之一。渦輪盤(pán)一般都用復(fù)雜合金化的高性能高溫合金中的變形性能最差合金鍛造成毛坯，再經(jīng)機(jī)械加工而成零件。這種材料由于含有大量N1、Cr元素，實(shí)施機(jī)械加工十分困難。目前，對(duì)毛坯的鍛造一般都是開(kāi)式模鍛，甚至自由鍛制坯，因此，鍛出的鍛件“肥頭大耳”，機(jī)械加工量巨大，制造成本高居不下，產(chǎn)品質(zhì)量難以滿足航天、航空之需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝及裝置，使用較為便宜的鎳基合金作為模具材質(zhì)，模具本身采用無(wú)飛邊槽的閉式結(jié)構(gòu)，不僅降低了模鍛力，而且節(jié)約了貴金屬；打破了現(xiàn)有技術(shù)的誤區(qū)，在同一副預(yù)鍛和終鍛模具中，采用不同溫度范圍，預(yù)鍛模具采用1130°C，在終鍛時(shí)模具溫度降到中溫900°C，不僅有效消除高溫預(yù)鍛時(shí)折疊，而且在空氣中即可近似等溫模鍛出帶有雙輪轂高質(zhì)量渦輪盤(pán)，相比現(xiàn)有技術(shù)必須在真空或惰性氣體保護(hù)下才能工作苛刻條件，本發(fā)明在提高貴金屬利用率并減少機(jī)械加工余量的同時(shí)具有批量生產(chǎn)條件。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明涉及一種基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝，包括以下步驟:
[0006]步驟I)采用GH4145高溫合金，經(jīng)過(guò)螺旋擠壓獲得直徑為<pl50mm的具有超細(xì)晶粒的毛坯。
[0007]步驟2)將經(jīng)過(guò)步驟I螺桿擠壓后的毛坯進(jìn)行噴丸清理以去除氧化皮后，在毛坯表面涂上玻璃潤(rùn)滑劑FR - 4，干燥后按軸向方式置于閉式模鍛裝置中進(jìn)行預(yù)熱，且該閉式模鍛裝置安裝于16MN液壓機(jī)上。
[0008]所述的閉式模鍛裝置為無(wú)飛邊槽的閉式模具，包括:凸模、凹模以及活動(dòng)設(shè)置于凹模中心的圓孔內(nèi)的頂桿。
[0009]所述的凸模的外表面與凹模的內(nèi)表面滿足當(dāng)溫升到1130°C時(shí)仍保持0.1mm的單邊間隙，不致凸?？ㄔ诎寄?nèi)。
[0010]所述的凹模中心與頂桿構(gòu)成補(bǔ)償空間，使得擠壓過(guò)程中多余金屬能夠流入該補(bǔ)償空間中，避免悶?zāi)２⒋蠓冉档湍ｅ懥Α?br> [0011]所述的補(bǔ)償空間，K為考慮圓鋼直徑誤差以及感應(yīng)加熱毛坯燒損量的補(bǔ)償系數(shù)，K取值為I?3%原始毛坯體積。
[0012]所述的閉式模鍛裝置可設(shè)置于6.3?16MN壓力機(jī)上，制備得到的渦輪盤(pán)毛坯最大直徑為φ200?400mm。[0013]所述的閉式模鍛裝置的外部?jī)?yōu)選設(shè)有氣電混合加熱裝置進(jìn)行加熱，該氣電混合加熱裝置的底部設(shè)有滾輪，當(dāng)不需要加熱時(shí)，可以方便移離。
[0014]所述的預(yù)熱過(guò)程中，毛坯與凸模和凹模的溫度相同。
[0015]步驟3)當(dāng)毛坯的預(yù)熱溫度達(dá)到1130°C時(shí)，啟動(dòng)液壓機(jī)的橫梁在空氣環(huán)境下以10~100mm/s的速度下降，當(dāng)下降至毛還壓下10~20mm位置時(shí),應(yīng)變速率調(diào)整為10_2/s。
[0016]上述應(yīng)變速率即表示變形的快慢，也即變形速度，單位是I/秒(摘自《金屬塑性變形原理》機(jī)械工業(yè)出版社，1982年)
[0017]步驟4)當(dāng)完成步驟3)后，將凸模和凹模降溫，然后調(diào)整應(yīng)變速率為10_3/s的速度繼續(xù)下壓，從而消除了毛坯側(cè)表面形成瘤并制成渦輪盤(pán)鍛件。
[0018]所述的降溫是指:將凸模和凹模降至相對(duì)毛坯溫度低150~230°C。
[0019]所述的降溫優(yōu)選通過(guò)調(diào)整氣電混合加熱裝置的功率實(shí)現(xiàn)。
[0020]所述的高溫合金是指:GH4145合金，其化學(xué)成分如表1所示。
[0021]表1
【權(quán)利要求】
1.一種基于耐熱合金的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)優(yōu)化制造工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)采用GH4145高溫合金，經(jīng)過(guò)螺旋擠壓獲得直徑為CplSOmm的具有超細(xì)晶粒的毛還; 步驟2)將經(jīng)過(guò)步驟I螺桿擠壓后的毛坯置于閉式模鍛裝置中進(jìn)行預(yù)熱； 步驟3)當(dāng)毛坯的預(yù)熱溫度達(dá)到1130°C時(shí)，啟動(dòng)液壓機(jī)的橫梁在空氣環(huán)境下以10?100mm/s的速度下降，當(dāng)下降至毛還壓下10?20mm位置時(shí),應(yīng)變速率調(diào)整為ICT2?ICT3/s ； 步驟4)當(dāng)完成步驟3)后，將凸模和凹模降溫，然后調(diào)整應(yīng)變速率為10_3/s的速度繼續(xù)下壓，從而消除了毛坯側(cè)表面形成瘤并制成渦輪盤(pán)鍛件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是，步驟2中，毛坯先經(jīng)噴丸清理以去除氧化皮后，在毛坯表面涂上玻璃潤(rùn)滑劑并干燥后再置于閉式模鍛裝置中進(jìn)行預(yù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是，所述的液壓機(jī)的輸出功率為16MN。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是，所述的降溫是指:將凸模和凹模降至相對(duì)毛坯溫度降低100?150°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征是，所述的預(yù)熱過(guò)程中，毛坯與凸模和凹模的溫度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征是，步驟I中所述的螺旋擠壓具體包括: 1.1)將擠壓毛坯制成矩形截面四棱體； 1.2)將內(nèi)置有步驟1.1)中得到的矩形截面四棱體的螺桿模具設(shè)置于液壓機(jī)上并啟動(dòng)液壓機(jī)，矩形截面四棱體經(jīng)由擠壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)并通過(guò)內(nèi)部設(shè)有螺紋矩形截面通道的凹模機(jī)構(gòu)； 上述步驟1.2由若干個(gè)擠壓周期組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征是，在一個(gè)所述的擠壓周期中: 1.2.1)矩形截面四棱體經(jīng)由擠壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)從第一腔室位移到第二腔室，柱塞抵達(dá)支撐套筒的上平面； 1.2.2)柱塞上行，將帶有矩形截面四棱體的凹模機(jī)構(gòu)倒轉(zhuǎn)，然后重復(fù)步驟1.2.1)，即到達(dá)第一腔室后完成一個(gè)擠壓周期。
8.一種實(shí)現(xiàn)上述任一權(quán)利要求所述工藝的閉式模鍛裝置，其特征在于，該裝置為無(wú)飛邊槽的閉式模具，包括:凸模、凹模以及活動(dòng)設(shè)置于凹模中心的圓孔內(nèi)的頂桿； 所述的凸模的外表面與凹模的內(nèi)表面滿足當(dāng)溫升到1130°C時(shí)仍保持0.1mm的單邊間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閉式模鍛裝置，其特征是，所述的凹模中心與頂桿構(gòu)成補(bǔ)償空間，K為考慮圓鋼直徑誤差以及感應(yīng)加熱毛坯燒損量的補(bǔ)償系數(shù)，K取值為I?3%原始毛坯體積，使得擠壓過(guò)程中多余金屬能夠流入該補(bǔ)償空間中以避免悶?zāi)２⒔档湍ｅ懥Α?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閉式模鍛裝置，其特征是，所述的閉式模鍛裝置的外部設(shè)有氣電混合加熱裝置進(jìn)行加熱。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK103934397SQ201410203203
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】吳振清 申請(qǐng)人:上海駁原金屬材料有限公司