一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法技术

一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，涉及真空热处理技术领域。为解决现有的去应力工艺方法，既不能保证去应力效果，又不能保证钛合金零件变形在设计要求范围内的问题。其具体方法如下：步骤一、钛合金轮盘半精加工；步骤二、酸洗；步骤三、钛合金轮盘去应力Ⅰ；步骤四、钛合金轮盘精加工；步骤五、钛合金轮盘组合电子束焊接；步骤六、钛合金转鼓去应力Ⅱ；步骤七、钛合金转鼓退卸工装；步骤八、钛合金转鼓焊缝加工；步骤九、钛合金转鼓去应力Ⅲ。本发明专利技术适用于对燃机用钛合金轮盘及鼓筒进行去应力处理。

【技术实现步骤摘要】
一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法
本专利技术涉及真空热处理
，具体涉及一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法。
技术介绍
在燃气轮机实际生产中，双重退火态的钛合金轮盘锻件经半精加工、精加工以及后续轮盘之间的电子束焊焊接等一系列的加工后，会累积大量的残余应力导致零件变形，而且，轮盘及鼓筒作为关键件重要件，其车加工和焊接后的去应力处理工艺没有相关标准，因此，现有的去应力工艺方法，既不能保证去应力效果，又不能保证钛合金零件变形在设计要求范围内。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的去应力工艺方法，既不能保证去应力效果，又不能保证钛合金零件变形在设计要求范围内的问题，而提出一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法。本专利技术的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其具体方法如下：步骤一、钛合金轮盘半精加工；步骤二、酸洗；步骤三、钛合金轮盘去应力Ⅰ；步骤四、钛合金轮盘精加工；步骤五、钛合金轮盘组合电子束焊接；步骤六、钛合金鼓筒去应力Ⅱ；步骤七、钛合金鼓筒退卸工装；步骤八、钛合金鼓筒焊缝加工；步骤九、钛合金鼓筒去应力Ⅲ；进一步的，所述的步骤二中的酸洗，半精车状态的轮盘经过酸洗缺陷检查后，应及时进行除氢处理，否则，可能引起钛合金轮盘吸氢，导致氢含量超标，产生氢脆；进一步的，所述的步骤三中的去应力Ⅰ、步骤六中的去应力Ⅱ和步骤九中去应力Ⅲ的温度和工作真空度均相同；进一步的，所述的步骤三中的去应力Ⅰ，一方面，对酸洗后的钛合金轮盘起到除氢的作用；另一方面，钛合金轮盘的材料为TC11时，具体去应力方法如下：将钛合金轮盘或置于金属型真空炉中进行处理，加热温度500～530℃，工作真空度≤6.65×10-2Pa；进一步的，所述的步骤三中，保温时间1.5～4.5h，保温结束后，充入0.85Bar高纯氩气，气冷至≤100℃出炉空冷，得到半精车后去除应力的轮盘；进一步的，所属步骤四中，获得多个精车加工后的钛合金轮盘，轮盘Ⅰ、轮盘Ⅱ、轮盘Ⅲ、轮盘Ⅳ、轮盘Ⅴ；进一步的，所属步骤五中，将精车的轮盘Ⅰ、轮盘Ⅱ、轮盘Ⅲ、轮盘Ⅳ、轮盘Ⅴ装夹在专用工装上，通过电子束焊接方法，在焊缝Ⅰ、焊缝Ⅱ、焊缝Ⅲ、焊缝Ⅳ进行电子束焊接，形成鼓筒零件；进一步的，所述的步骤五和步骤六需在专用的工装上进行电子束焊接和去应力处理，且工装应选用与零件热膨胀系数相同的材质，工装与零件的间隙应小于等于鼓筒内圆设计要求的变形值；进一步的，所述的工装包括吊耳、楔形块、上压抓、底座、中心轴和鼓筒退卸孔。通过旋转吊耳挤压楔形块将作用力作用于上压抓上，进而起到固定鼓筒的作用。拆卸鼓筒时，松掉吊耳，通过底座的退卸孔将鼓筒从工装上拆下；进一步的，钛合金轮盘的材料为TC11时，所述的步骤六中去应力Ⅱ采用电子束焊后钛合金鼓筒去应力退火工艺；进一步的，所述的电子束焊后钛合金鼓筒去应力退火工艺，具体方法如下：将焊接后的钛合金以5℃/min，加热至400℃，然后以3℃/min继续加热至500～530℃保温10-10.5h，保温结束后，随炉冷至≤300℃，充入高纯氩气冷至≤100℃出炉空冷，得到去除应力的鼓筒零件；进一步的，所述的步骤七、钛合金鼓筒退卸工装，具体方法如下：通过鼓筒退卸孔，在工装与鼓筒间隙小于等于设计要求的0.02mm情况下，成功将工装与鼓筒分离，说明鼓筒内圆变形符合设计要求；进一步的，所述的步骤八、钛合金鼓筒焊缝加工，具体方法如下：加工掉多余焊缝，同时检查焊缝缺陷；进一步的，所述的步骤九中鼓筒去应力Ⅲ，保温时间2～2.5h，保温结束后，随炉真空冷至70℃出炉空冷，得到成品鼓筒零件。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：一、本专利技术克服了现有技术的缺点，采用对半精车状态的钛合金轮盘进行去应力的方法，，降低了去应力加工难度，可以实现轮盘去应力加工过程中的批量生产。二、本专利技术采用电子束焊后钛合金鼓筒去应力退火工艺，可以有效控制钛合金鼓筒零件变形的问题三、本专利技术通过合理的工序安排及去应力热处理工艺参数，保证了生产零件的加工质量和性能。四、本专利技术采用TC11钛合金加工燃气轮机的轮盘和鼓筒，加工后的轮盘和鼓筒满足技术要求。附图说明图1是本专利技术所述的一种燃机用钛合金轮盘及转鼓去应力工艺方法的工艺流程图；图2是本专利技术的装夹鼓筒的工装剖面示意图；图3是本专利技术的鼓筒装夹工装的示意图；图2中包含吊耳-1、楔形块-2、中心轴-3、上压抓-4、圆底座-5和鼓筒退卸孔-6；图3中包含轮盘Ⅰ-7、轮盘Ⅱ-8、轮盘Ⅲ-9、轮盘Ⅳ-10、轮盘Ⅴ-11、电焊缝Ⅰ-12、焊缝Ⅱ-13、焊缝Ⅲ-14、焊缝Ⅳ-15、鼓筒和工装间的间隙-16。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其具体方法如下：步骤一、钛合金轮盘半精加工；步骤二、酸洗；步骤三、钛合金轮盘去应力Ⅰ；步骤四、钛合金轮盘精加工；步骤五、钛合金轮盘组合电子束焊接；步骤六、钛合金鼓筒去应力Ⅱ；步骤七、钛合金鼓筒退卸工装；步骤八、钛合金鼓筒焊缝加工；步骤九、钛合金鼓筒去应力Ⅲ。具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的工艺方法的进一步的限定，本实施方式所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，所述的步骤一、钛合金轮盘半精车加工，为了去除零件表面微裂纹、磕碰伤，步骤二、酸洗为了检查轮盘零件表面缺陷。具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的工艺方法的进一步的限定，本实施方式所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，所述的步骤三中的去应力Ⅰ、步骤六中的去应力Ⅱ和步骤九中去应力Ⅲ的温度和工作真空度均相同。具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的工艺方法的进一步的限定，本实施方式所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，若钛合金材料为TC11时，所述的步骤三中的去应力Ⅰ、步骤六中的去应力Ⅱ和步骤九中去应力Ⅲ，具体方法如下：将钛合金轮盘或鼓筒置于金属型真空炉中进行处理，加热温度500～530℃，工作真空度≤6.65×10-2Pa；本具体实施方式，由于零件在车加工步骤一、步骤四和电子束焊接步骤五中会产生较大的残余应力，在加工过程中累积的残余应力会直接影响后续轮盘及鼓筒零件变形情况，尤其是薄壁处影响特别明显，因此，去应力退火处理显得尤为重要。具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的工艺方法的进一步的限定，本实施方式所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，钛合金轮盘的材料为TC11时，所述的步骤三中，保温时间1.5～4.5h，保温结束后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其特征在于：其具体方法如下：/n步骤一、钛合金轮盘半精加工；/n步骤二、酸洗；/n步骤三、钛合金轮盘去应力Ⅰ；/n步骤四、钛合金轮盘精加工；/n步骤五、钛合金轮盘组合电子束焊接；/n步骤六、钛合金鼓筒去应力Ⅱ；/n步骤七、钛合金鼓筒退卸工装；/n步骤八、钛合金鼓筒焊缝加工；/n步骤九、钛合金鼓筒去应力Ⅲ。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其特征在于：其具体方法如下：
步骤一、钛合金轮盘半精加工；
步骤二、酸洗；
步骤三、钛合金轮盘去应力Ⅰ；
步骤四、钛合金轮盘精加工；
步骤五、钛合金轮盘组合电子束焊接；
步骤六、钛合金鼓筒去应力Ⅱ；
步骤七、钛合金鼓筒退卸工装；
步骤八、钛合金鼓筒焊缝加工；
步骤九、钛合金鼓筒去应力Ⅲ。


2.根据权利要求1所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其特征在于：所述的步骤三中的去应力Ⅰ、步骤六中的去应力Ⅱ和步骤九中去应力Ⅲ的温度和工作真空度均相同，加热温度500～530℃，工作真空度≤6.65×10-2Pa。


3.根据权利要求2所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其特征在于：钛合金轮盘的材料为TC11时，所述的步骤三中，保温时间1.5～4.5h，保温结束后，充入0.85Bar高纯氩气，气冷至≤100℃出炉空冷，得到半精车后去除应力的轮盘。


4.根据权利要求1所述的一种燃机用钛合金轮盘及鼓筒去应力工艺方法，其特征在于：所述的步骤五和步骤六需在专用的工装上进行电子束焊接和去应力处理，且工装应选用与零件热膨胀系数相同的材质，工装与零件的间隙小于等于鼓筒内圆变形值。

【专利技术属性】
技术研发人员：祁一东，董斌，任大为，高硕，赵强，任师伟，
申请(专利权)人：中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23