高温合金无余量叶片轧制方法技术

本发明专利技术公开了一种高温合金无余量叶片轧制方法，包括以下步骤：a、基于叶片的无余量精密轧制与型面精密整形加工方法，综合考虑叶片毛坯材料成型性能、模具设计要求、坯料设计要求以及叶片工艺轧制线路，制定模具的改进方案以及叶片工艺轧制线路方案；b、叶片工艺轧制线路方案的轧制件为无余量毛坯，采用仅去除叶片毛坯前后缘飞边的半切工序，在半切工序后增加用于保证叶片型面符合设计要求的精密整形工序；c、采用改进的模具并且按照优化的叶片工艺轧制线路进行叶片加工，获得成型的叶片。提高零件加工效率，提高零件一致性，保证零件质量，提高零件原材料利用率。适用于航空发动机、汽轮机、燃气轮机等动力机械的叶片加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机加工
，特别地，涉及一种高温合金无余量叶片轧制方法。
技术介绍
叶片是航空发动机、汽轮机、燃气轮机等动力机械上的重要零件。叶片属于板片类零件，从辊轧工艺最适合拔长和碾片的工艺特点来看，锻造叶片适合采用辊轧加工。辊轧是将轧制变形引入锻造生产的一种工艺。坯料在一对反向旋转的模具中通过，受到型槽的压力产生塑性变形，从而形成所需的锻件。目前航空发动机及燃气轮机中有大量的整流叶片、静子叶片使用高温合金，因这类零件外形尺寸较小、型面精度要求高，目前有两种常用加工方法。1、锻造毛坯-数铣加工该方法成型的零件具有精度高、前后缘R角过度均匀等优点。该工艺方法的缺点是：GH1140、GH4169、GH4648等高温合金机械加工性能差，数铣时刀具磨损严重，粗铣时每把刀具可铣两件叶片，精铣时每把刀具仅可铣一件零件，该种加工工艺存在生产成本高、效率低、材料利用率低等缺点。2、轧制毛坯-全切-抛光轧制毛坯抛光量一般为0.1-0.3mm左右，后续需要通过手工抛光工序去除余量。工人劳动强度大，废品率高。航空发动机、燃气轮机的整流叶片、静子叶片轧制过程中易产生拱背、挺肚、侧弯等缺陷的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高温合金无余量叶片轧制方法，以解决现有叶片加工方法，零件加工精度低、后续工序工作量大，加工效率低，零件一致性低，劳动强度大，废品率高的技术问题。本专利技术的提供一种高温合金无余量叶片轧制方法，包括以下步骤：a、基于叶片的无余量精密轧制与型面精密整形加工方法，综合考虑叶片毛坯材料成型性能、模具设计要求、坯料设计要求以及优化叶片工艺轧制线路，制定模具的改进方案以及叶片工艺轧制线路方案；b、叶片工艺轧制线路方案的轧制件为无余量毛坯，采用仅去除叶片毛坯前后缘飞边的半切工序，在半切工序后增加用于保证叶片型面符合设计要求的精密整形工序；c、采用改进的模具并且按照优化的叶片工艺轧制线路进行叶片加工，获得成型的叶片。进一步地，步骤c中的优化的叶片工艺轧制线路具体为：c101、原材料下料；c102、机加工后轧制叶片毛坯；c103、初扎开坯后进行多道次轧制，轧制进刀采用粗轧大进刀精轧小进刀的原则；c104、轧制完成后，采用半切加工，以去除叶片毛坯前后缘的飞边；c105、半切后采用精密整形工序对叶片毛坯的有效型面进行整形；c106、抛光后进行线切割，获得成型的叶片。进一步地，步骤c中模具的改进方案包括：冷轧模的改进、切边模的改进以及整形模的结构设计。进一步地，冷轧模的改进具体包括：冷轧模型面坐标直接使用标准叶片零件型面坐标，对轧制造成的微小扭角误差及积叠轴弯曲缺陷通过精密整形工序进行校正；叶片平衡角的选择和设计，计算标准叶片零件的叶根的弦切角和叶尖的弦切角，采用叶根弦切角和叶尖弦切角的平均值作为冷轧模的零角度，以保证轧制时叶片各横截面受力平衡，坯料流动均匀，并防止叶片毛坯轧制过程中发生侧弯，同时提高冷轧模的使用寿命；冷轧模对叶片前后缘增补，通过在叶片前后缘坐标各延伸至少0.1mm，并使用UG曲线差点功能各补充三个坐标点，以保证叶片前后缘具有加工余量；避免合模干涉，叶片的所有横截面的最后一个增补点的叶盆与叶背间Y值差均相等，以保证冷轧模合模后不产生干涉；冷轧模出口型腔逐渐增大，冷轧模有效型面外采用最后一个横截面光滑顺延5mm-15mm，以保证轧制件在出口处不受到顺延面的干涉而影响金属流动，顺延面最大内切圆圆心Cmax值采用逐渐增大的设计方案；冷轧模前滑量的设计，确定高温合金前滑量为2％-4％，以保证叶片型面精度要求；冷轧模的辊轧模外形闭式结构设计，上下模采用相互咬合的闭式结构，以消除轧辊轴向串动而导致叶盆和叶背的型面错位。进一步地，冷轧模的轧辊方向Z轴采用与标准叶片零件的Z轴保持一致；叶片横截面的最大内切圆中心点为Cmax点，对叶片首尾横截面Cmax点连线与Z轴夹角大的标准叶片零件，定位孔根据Cmax点位置确定，滚轧方向仍与Z轴保持一致；轧制时通过调节X轴参数，以保证轧制后的叶片质量。进一步地，叶片平衡角的确定，叶根第一横截面弦切角与冷轧模模具型腔坐标系X轴角度差≤5°时，叶型坐标系与模具坐标系保持一致；叶根第一横截面弦切角与冷轧模的模具型腔坐标系X轴角度差≥5°时，转换坐标系，以使弦切角与X轴保持一致。进一步地，前滑量根据标准叶片零件Z轴方向长度尺寸变化，标准叶片零件Z轴方向长度尺寸越大，前滑量越小。进一步地，切边模的改进具体包括：切边模设计为半边模，工艺路线采用半切工序，仅切除叶片毛坯前后缘的飞边，以使冲切时叶片毛坯型面变形小；保留叶片毛坯的榫头和定位孔，以方便后续工序的抛光及检测。进一步地，整形模的结构设计具体包括：整形模采用挤压模的方式，工作部件为上模芯和下模芯，上模芯和下模芯采用W6Mo5Cr4V2材料制成，型面按标准叶片零件的理论型面加工；叶片定位基准采用零件测量基准，即叶片轧制后依靠轧模窝孔钻出的定位孔作为叶片定位基准，整形模只对叶片毛坯的有效型面进行整形，以减小整形模需要提供的挤压压力。进一步地，精密整形工序安排在热处理工序之后进行，以保证叶片的型面精度以及消除 时效或固溶处理导致的叶片变形问题。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术高温合金无余量叶片轧制方法，综合考虑叶片毛坯材料成型性能、模具设计要求、坯料设计要求以及原有叶片工艺轧制线路方案，并结合叶片的无余量精密轧制与型面精密整形加工方法，制定模具的改进方案以及优化叶片工艺轧制线路方案，以减少抛光工序工作量，提高零件加工效率，提高零件一致性，保证零件质量，提高零件原材料利用率。优化后的叶片工艺轧制线路方案，直接采用无余量毛坯，从而减少针对毛坯余量的加工工序。采用半切-线切割的方式进行零件加工时，半切部分为飞边，受力部分少且厚度小(≤1mm)，零件受到的冲切应力小，零件型面基本无变形，对零件质量无影响。半切后零件测量仍以前后窝孔为基准，可消除全切零件转换测量基准造成的误差，提高零件质量(整个加工流程中型面检测基准保持一致)。半切零件工艺榫头及尾端余量均可为后续抛光工序提供夹持，方便操作。新增模具整形工序，以保证零件一致性及型面质量。适用于航空发动机、汽轮机、燃气轮机等动力机械的叶片加工。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的高温合金无余量叶片轧制方法的工艺流程图；图2是本专利技术优选实施例的优化的叶片工艺轧制线路的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。图1是本专利技术优选实施例的高温合金无余量叶片轧制方法的工艺流程图；图2是本专利技术优选实施例的优化的叶片工艺轧制线路的工艺流程图。如图1所示，本实施例的高温合金无余量叶片轧制方法，包括以下步骤：a、基于叶片的无余量精密轧制与型面精密整形加工方法，综合考虑叶片毛坯材料成型性能、模具设计要求、坯料设计要求以及叶片工艺轧制线路，制定模具的改进方案以及优化叶片工艺轧制线路方案；b、叶片工艺轧制线路方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温合金无余量叶片轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：a、基于叶片的无余量精密轧制与型面精密整形加工方法，综合考虑叶片毛坯材料成型性能、模具设计要求、坯料设计要求以及叶片工艺轧制线路，制定模具的改进方案以及优化叶片工艺轧制线路方案；b、叶片工艺轧制线路方案的轧制件为无余量毛坯，采用仅去除叶片毛坯前后缘飞边的半切工序，在半切工序后增加用于保证叶片型面符合设计要求的精密整形工序；c、采用改进的模具并且按照优化的叶片工艺轧制线路进行叶片加工，获得成型的叶片。

【技术特征摘要】
1.一种高温合金无余量叶片轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：a、基于叶片的无余量精密轧制与型面精密整形加工方法，综合考虑叶片毛坯材料成型性能、模具设计要求、坯料设计要求以及叶片工艺轧制线路，制定模具的改进方案以及优化叶片工艺轧制线路方案；b、叶片工艺轧制线路方案的轧制件为无余量毛坯，采用仅去除叶片毛坯前后缘飞边的半切工序，在半切工序后增加用于保证叶片型面符合设计要求的精密整形工序；c、采用改进的模具并且按照优化的叶片工艺轧制线路进行叶片加工，获得成型的叶片。2.权利要求1所述的高温合金无余量叶片轧制方法，其特征在于，步骤c中的优化的叶片工艺轧制线路具体为：c101、原材料下料；c102、机加工后轧制叶片毛坯；c103、初扎开坯后进行多道次轧制，轧制进刀采用粗轧大进刀精轧小进刀的原则；c104、轧制完成后，采用半切加工，以去除叶片毛坯前后缘的飞边；c105、半切后采用精密整形工序对叶片毛坯的有效型面进行整形；c106、抛光后进行线切割，获得成型的叶片。3.根据权利要求1或者2所述的高温合金无余量叶片轧制方法，其特征在于，步骤c中模具的改进方案包括：冷轧模的改进、切边模的改进以及整形模的结构设计。4.根据权利要求3所述的高温合金无余量叶片轧制方法，其特征在于，冷轧模的改进具体包括：冷轧模型面坐标直接使用标准叶片零件型面坐标，对轧制造成的微小扭角误差及积叠轴弯曲缺陷通过精密整形工序进行校正；叶片平衡角的选择和设计，计算标准叶片零件的叶根的弦切角和叶尖的弦切角，采用叶根弦切角和叶尖弦切角的平均值作为冷轧模的零角度，以保证轧制时叶片各横截面受力平衡，坯料流动均匀，并防止叶片毛坯轧制过程中发生侧弯，同时提高冷轧模的使用寿命；冷轧模对叶片前后缘增补，通过在叶片前后缘坐标各延伸至少0.1mm，并使用UG曲线差点功能各补充三个坐标点，以保证叶片前后缘具有加工余量；避免合模干涉，叶片的所有横截面的最后一个增补点的叶盆与叶背间Y值差均相等，以保证冷轧模合模后不产生干涉；冷轧模出口型腔逐渐增大，冷轧模有效型面外采用最后一个横截面光滑顺延5mm-15mm，以保证轧制件在出口处不受到顺延面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汝，赖秀芬，袁鹏，袁杰，冉鸿鹏，曾曙强，赵伟志，张卫红，
申请(专利权)人：中国南方航空工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43