一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法技术

一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，包括如下步骤：步骤一：铸锭改锻；步骤二：锯切下料；步骤三：探伤处理；步骤四：胎模制坯；步骤五：预锻处理；步骤六：终锻处理；步骤七：热处理。本发明专利技术提供的飞机轮毂近净成形模锻件制备方法，通过合理设计预锻件形状，合理制定铸锭改锻、胎模锻成型、模锻成型工艺及热处理工艺，保证了锻件无折叠成型、流线沿锻件外轮廓顺畅分布；实现了整个锻件各部位晶粒度均匀控制在9‑9.5级范围内，组织均匀，且无表面粗晶、锻件成品表面质量优良，实现了近净成型锻造，无需机加工可直接装机使用。

【技术实现步骤摘要】
一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法
本专利技术属于民机轮毂制造领域，具体地说是一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法。
技术介绍
上世纪60年代末，随着国际民航业的快速发展，喷气式客机取代螺旋桨客机的时代已经来临。1970年8月，研制我国首架大型民用飞机的项目正式启动，上海飞机制造厂负责飞机的制造，该机代号为运十。经过十年的艰苦奋斗，1980年9月26日，中国人自主研制的第一架大型喷气式客机运十首飞成功。运十的研制成功在当时中国的经济条件和技术水平下可谓创造出了一个奇迹，但是之后由于种种原因，1985年运十项目被搁置。在随后的上世纪80年代末和90年代，我国又进行了几次国际合作来发展民用飞机，但是最终这些尝试都未能持续推进。随着中国经济的快速增长和民航业的不断发展，航空运输产业展现出巨大的市场需求。研制具有自主知识产权的商用飞机被再次提上日程。2002年，我国的ARJ21新支线飞机项目立项，2007年，大型客机C919研制项目启动。经过十余年的努力，ARJ21终于走完了一款商用飞机研制、试验、运营的全过程，在2016年正式投入航线运营。紧接着，2017年5月5日，我国自主研制的第一款全面采用先进技术、且具有完全自主知识产权的大型喷气式客机C919在上海浦东国际机场实现完美首飞，这标志着我国真正具备了研制现代干线飞机的核心能力。2019年8月1日，国产C919大型客机第四架试飞飞机在上海浦东国际机场完成首次飞行，C919向着投入航线运营的目标又迈进了一步。据预测，在未来20年，全球商用飞机交付量将达4万多架，总价值将近6万亿美元，其中中国的新机交付量将达9000多架，占全球的22％。中国的大型民机之路正在加速迎接未来。飞机机轮是飞机着落系统的重要组成部份，肩负着上百吨飞机的起飞高速滑跑和数百吨飞机降落时的冲击载荷。飞机轮毂是飞机机轮的重要部件，其外配轮胎，内接刹车装置，飞机着陆和地面操纵时的各种载荷都通过轮胎传给轮毂，是飞机滑行、起飞、降落的主要承力构件，对飞机的安全起着重要的作用。飞机着陆速度和重量不断增加，现代先进飞机的着陆速度超过350km/h，大型运输飞机的起飞重量已高达600000kg。现在，一次紧急刹车中，机轮刹车装置需吸收超过1500MJ的飞机动能才能使得飞机停止运动，这给飞机轮毂带来了巨大热冲击。因恶劣的工作环境，飞机轮毂轮缘根部、毂部转接和固定轮缘根部等部位极容易产生疲劳裂纹，疲劳裂纹的产生对于飞机安全具有巨大的危害。因此，对飞机轮毂锻件的机械强度、疲劳强度、组织均匀性、残余应力、流线分布及表面质量等要求极高。铝合金飞机轮毂具有高筋薄壁带凸耳等结构特点，形状复杂，成形困难。我国由于大型民用飞机起步较晚，技术相对落后，我国现有的飞机轮毂锻件的制备方法，获得的轮毂锻件经常出现折叠、凸耳和圆角处充不满等成型缺陷；锻件组织不均匀、表面粗晶等组织缺陷；锻件表面粗糙、加工余量大、材料利用率低、尺寸精度差等工艺不足。因此，需要研发确定合理的坯料形状、预锻件形状、近净成型锻造工艺和热处理工艺，保证低成本地、稳定地、批量生产出满足民用飞机轮毂各项指标要求的近净成形模锻件产品，助力我国的大型民用飞机制造业的发展。
技术实现思路
本专利技术提供一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，用以解决现有技术中的缺陷。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，包括如下步骤：步骤一：铸锭改锻：加热铸锭坯料，在自由锻压机上经镦粗、拔长获得组织细小均匀的锻棒；步骤二：锯切下料：将锻棒精密锯切下料，获得高径比为2-2.5的锻坯；步骤三：探伤处理：对高径比2-2.5的锻坯进行圆周面探伤，检查其内部缺陷；步骤四：胎模制坯：利用胎模具将高径比2-2.5的探伤合格的锻坯镦粗成饼状坯料；步骤五：预锻处理：利用预锻模具将饼坯锻压成预锻件，预锻件呈回转体结构；步骤六：终锻处理：利用终锻模具对预锻件进行锻压，得终锻件；步骤七：热处理：终锻件先采用固溶、淬火处理工艺，使得锻件材料中第二相尽可能多的溶入合金基体中，获得过饱和固溶体，终锻件淬火降温完成后进行时效处理工艺，使固溶处理后得到的过饱和合金基体在时效过程中分解，析出细小弥散的强化相，提高锻件力学性能，时效处理完成后，得飞机轮毂模锻件成。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤一中铸锭始锻温度为400-460℃，终锻温度为350-400℃。该工序镦粗比保持在2.0-3.0之间，拔长比保持在6.0-8.0之间，锻后空冷至室温。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤一中镦粗和拔长操作需要重复进行2-3次，每次所述的镦粗和拔长操作之前需要进行加热操作。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤四中，锻坯始锻温度为400-460℃，终锻温度为350-400℃，镦粗速度7-12mm/s。该工序变形量保持在70-80％，锻后空冷至室温。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤五中，饼坯始锻温度为400-460℃，终锻温度为350-400℃，模具温度为350-400℃,锻造速度1-5mm/s，锻后空冷至室温。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤六中，预锻件始锻温度为400-460℃，终锻温度为350-400℃，模具温度为350-400℃,锻造速度为1-5mm/s，锻后空冷至室温。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤七中的固溶、淬火处理工艺的具体操作为：将终锻件加热至495-505℃，保温155-175min，出炉水冷，淬火水温60-80℃，淬火转移时间不超过15s。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤七中的时效处理工艺的具体操作为：固溶处理后的终锻件加热至174-180℃，保温579-609min，出炉空冷至室温。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤五中回转体预锻件具体结构为：预锻件桶底为平面，壁厚、拔模斜度与终锻件相近，但桶深相较终锻件要浅，桶外檐是带凹凸结构的曲面。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤四和步骤五中，胎模具的下模和预锻模具的下模均设计了定位结构，以保证坯料锻造时位于模具的中心位置，实现锻造时坯料各部位均匀变形。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤五和步骤六中，预锻模具和终锻模具均设计了防粘模结构，保证了锻件出模顺利、表面无损伤。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤五和步骤六中，预锻模具和终锻模具均设计了锁扣导向机构，防止工件锻造过程中发生错移。如上所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，所述的步骤五和步骤六中，预锻工序和终锻工序均选用型号为HYKOGEENAL2931MBA-C的润滑剂，保证良好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一：铸锭改锻：加热铸锭坯料，在自由锻压机上经镦粗、拔长获得组织细小均匀的锻棒；/n步骤二：锯切下料：将锻棒精密锯切下料，获得高径比为2-2.5的锻坯；/n步骤三：探伤处理：对高径比2-2.5的锻坯进行圆周面探伤，检查其内部缺陷；/n步骤四：胎模制坯：利用胎模具将高径比2-2.5的探伤合格的锻坯镦粗成饼状坯料；/n步骤五：预锻处理：利用预锻模具将饼坯锻压成预锻件，预锻件呈回转体结构；/n步骤六：终锻处理：利用终锻模具对预锻件进行锻压，得终锻件；/n步骤七：热处理：终锻件先采用固溶、淬火处理工艺，使得锻件材料中第二相尽可能多的溶入合金基体中，获得过饱和固溶体，终锻件淬火处理完成后进行时效处理工艺，使固溶处理后得到的过饱和合金基体在时效过程中分解，析出细小弥散的强化相，提高锻件力学性能，时效处理完成后，得飞机轮毂模锻件成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：铸锭改锻：加热铸锭坯料，在自由锻压机上经镦粗、拔长获得组织细小均匀的锻棒；
步骤二：锯切下料：将锻棒精密锯切下料，获得高径比为2-2.5的锻坯；
步骤三：探伤处理：对高径比2-2.5的锻坯进行圆周面探伤，检查其内部缺陷；
步骤四：胎模制坯：利用胎模具将高径比2-2.5的探伤合格的锻坯镦粗成饼状坯料；
步骤五：预锻处理：利用预锻模具将饼坯锻压成预锻件，预锻件呈回转体结构；
步骤六：终锻处理：利用终锻模具对预锻件进行锻压，得终锻件；
步骤七：热处理：终锻件先采用固溶、淬火处理工艺，使得锻件材料中第二相尽可能多的溶入合金基体中，获得过饱和固溶体，终锻件淬火处理完成后进行时效处理工艺，使固溶处理后得到的过饱和合金基体在时效过程中分解，析出细小弥散的强化相，提高锻件力学性能，时效处理完成后，得飞机轮毂模锻件成品。


2.根据权利要求1所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中铸锭始锻温度为400-460℃，终锻温度为350-400℃。该工序镦粗比保持在2.0-3.0之间，拔长比保持在6.0-8.0之间，锻后空冷至室温。


3.根据权利要求1所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中镦粗和拔长操作需要重复进行2-3次，每次所述的镦粗和拔长操作之前需要进行加热操作。


4.根据权利要求1所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中，锻坯始锻温度为400-460℃，终锻温度为350-400℃，镦粗速度7-12mm/s。该工序变形量保持在70-80％，锻后空冷至室温。


5.根据权利要求1所述的一种民用飞机轮毂近净成形模锻件的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中，饼坯始锻温度为400-4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李士顺，秦卫，方清万，惠斌，陈晓亮，焦娟娟，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37