粉末高温合金卧式挤压一体化包套及其制作方法技术

本发明专利技术属于粉末高温合金技术领域，涉及粉末高温合金卧式挤压一体化包套及其制作方法，一体化包套由粉嘴、包套上盖、包套外壁以及包套尾垫组成，各部件均采用不锈钢制作并焊接；焊接后进行真空退火，从而保证包套密封性，防止粉末处理和热等静压实施过程中包套出现漏气。本发明专利技术所述包套既可以作为粉末包套，将经过粉末处理的粉末装填后进行热等静压，实现高温合金粉末的致密化；又可以作为后续热挤压工艺的包套，在挤压过程中起到保温作用，减少高温合金锭坯本体的温降，有利于降低挤压抗力；增加了包套尾垫，可以作为挤压坯料压余，减少粉末高温合金的浪费；同时，采用一体化设计简化包套制造流程，降低成本的同时提高挤压稳定性。

【技术实现步骤摘要】
粉末高温合金卧式挤压一体化包套及其制作方法
本专利技术属于粉末高温合金
，涉及一种粉末高温合金粉末成型及热挤压一体化包套及其制作方法。
技术介绍
涡轮盘是燃气涡轮发动机关键件之一。其工作条件十分苛刻，在高温、高转速、高应力、高速气流下工作，承受着高的离心负荷、热负荷、气动负荷、振动负荷和环境介质的腐蚀及氧化作用，每次飞行还要经受起动、加速、巡航、减速、停车等循环的机械应力和温差引起的热应力的联合作用。涡轮盘各部位承受不同的交变负荷，其工作状况直接影响发动机的使用性能、可靠性、安全性和耐久性。随着高推重比、高功重比及高燃效发动机的发展，对涡轮盘冶金质量、疲劳性能、可靠性及耐久性提出了更高的要求。随着航空发动机对安全性、可靠性及长寿命需求的不断提高，制造装备的不断升级，粉末高温合金的涡轮盘的制造工艺逐渐从直接热等静压工艺(热等静压+热处理)向变形工艺(热等静压+热挤压+等温锻造+热处理)转变。涡轴发动机涡轮盘由于盘件直径较小，限制了挤压棒材的直径尺寸(Φ130mm～Φ160mm)，综合考虑国内挤压设备情况，宜采用卧式挤压制备涡轴发动机涡轮盘用挤压棒材。目前国内适用的该尺寸挤压的卧式挤压设备资源紧张，且挤压设备的载荷能力上限接近粉末高温合金挤压抗力，为粉末高温合金的热挤压工艺的开展带来了较大的难度。为了有效降低挤压抗力，目前采用了在热等静压锭坯表面增加包套的方式，但是该方法需要对热等静压锭坯进行大量的加工，且后续增加的包套容易与热等静压锭坯存在间隙，反而因气体无法排除而导致挤压抗力的增大，造成挤压棒材开裂。同时，热等静压锭坯的加工既会浪费粉末高温合金材料，又会造成工艺周期的延长。
技术实现思路
本专利技术的目的是：针对现有技术中存在的技术问题提出一种粉末高温合金卧式挤压一体化包套及其制作方法。为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种粉末高温合金卧式挤压一体化包套，所述一体化包套包含粉嘴1、包套上盖2、包套外壁3以及包套尾垫4，各部件均采用不锈钢制作并焊接而成；所述粉嘴1的焊接坡口为45°～55°；所述包套上盖2厚度不小于20mm，包套锥角不小于5°；所述包套外壁3直径范围为225mm～425mm，壁厚不小于13.5mm，焊接坡口为45°～55°；所述包套尾垫4的厚度不小于115mm，焊接坡口为45°～55°。优选地，包套各部件采用304L不锈钢。优选地，包套各部件并采用氩弧焊连接。本专利技术还提供所述粉末高温合金卧式挤压一体化包套的制作方法，所述制备方法中：一体化包套尾垫4在热等静压前完成焊接，热等静压温度不低于1100℃，压力不小于140MPa，时间不小于2h。以实现并在粉末热等静压致密化过程中实现扩散连接。一体化包套焊接后进行真空退火，从而保证包套密封性，防止粉末处理和热等静压实施过程中包套出现漏气；包套装填高温合金粉末后，经热等静压致密化后，将包套头部加工成斜角即可进行热挤压；优选地，斜角范围为40°～50°。优选地，焊接后的一体化包套在真空退火炉中进行退火处理，退火温度为600℃，退火时间为12h～18h。一体化包套真空退火后，采用检漏仪对包套进行密封性检验，泄漏率在真空模式下不大于8×10-12mbar.L/s。所述粉嘴1尺寸与灌粉设备相适配，优选地，粉嘴1内径为11mm，外径为25mm。优选地，包套外壁3长度可以在600～800mm范围内自由调整。本专利技术的有益效果是：(1)包套既可以作为粉末成型包套，在粉末装填完毕后，进行致密化；又可以在后续工艺中作为热挤压工艺的包套，减小挤压转移过程中锭坯的温降，从而减小挤压抗力，同时尾垫可以充当压余，减小粉末高温合金的浪费，节约成本。(2)本专利技术所述的一体化包套的尾垫在热等静压前已完成焊接，随粉末包套在热等静压致密化过程实现扩散连接，强化包套尾垫焊接强度，避免了后加包套与高温合金本体因存在缝隙而引起挤压抗力增加，棒材开裂的问题。。(3)本专利技术所述的一体化包套可以减少了热等静压后高温合金锭坯的加工量，简化了包套制造流程，缩短了工艺周期，提高了生产效率，同时，提高了工艺稳定性。(4)本专利技术所述的一体化包套，其尺寸可调，通用性强，适用于不同尺寸的粉末高温合金挤压。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施的技术方案，下面将对本专利技术的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一体化包套结构示意图；图2为一体化包套粉嘴结构图，图中，焊接坡口角度为55°，焊接坡口的长度是5mm；图3为一体化包套包套上盖结构图，图中，X的放大图中：包套上盖厚度为20mm；Y的放大图中：包套上盖与水平线夹角为5°；图4为一体化包套包套外壁结构图，图中，I的放大图中：包套外壁厚度为13.5mm；II的放大图中：包套外壁与尾垫配合面长度为10mm，宽度为3.5mm；图5为一体化包套包套尾垫结构图，图中，包套尾垫厚度为115mm；其中，1-粉嘴，2-包套上盖，3-包套外壁，4-包套尾垫，图中尺寸单位为mm。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将详细描述本专利技术实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本专利技术也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例对本专利技术更好的理解。本专利技术不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本专利技术精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本专利技术造成不必要的模糊。本专利技术涉及的一体化包套由粉嘴、包套上盖、包套外壁以及包套尾垫等4部分组成，各部件材质均为304L不锈钢。包套制作方法如下：(1)一体化包套各部件按图纸尺寸要求进行机加工；(2)加工好的包套各部件先用汽油进行清洗，然后采用丙酮进行清洗，直至丙酮中无肉眼可见的明显的杂质；(3)采用氩弧焊对一体化包套的各部件进行焊接；(4)焊接后的包套在600℃条件下进行真空退火，退火时间为12h～18h；(5)退火后，为保证包套密封性，采用检漏仪对包套进行密封性检验，防止粉末处理和热等静压实施过程中包套出现漏气。(6)包套装填高温合金粉末后，经热等静压致密化后，将包套头部加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉末高温合金卧式挤压一体化包套，其特征在于：所述一体化包套包含粉嘴(1)、包套上盖(2)、包套外壁(3)以及包套尾垫(4)，各部件均采用不锈钢制作并焊接而成；/n所述粉嘴(1)的焊接坡口为45°～55°；/n所述包套上盖(2)厚度不小于20mm，包套锥角不小于5°；/n所述包套外壁(3)直径范围为225mm～425mm，壁厚不小于13.5mm，焊接坡口为45°～55°；/n所述包套尾垫(4)的厚度不小于115mm，焊接坡口为45°～55°。/n

【技术特征摘要】
1.一种粉末高温合金卧式挤压一体化包套，其特征在于：所述一体化包套包含粉嘴(1)、包套上盖(2)、包套外壁(3)以及包套尾垫(4)，各部件均采用不锈钢制作并焊接而成；
所述粉嘴(1)的焊接坡口为45°～55°；
所述包套上盖(2)厚度不小于20mm，包套锥角不小于5°；
所述包套外壁(3)直径范围为225mm～425mm，壁厚不小于13.5mm，焊接坡口为45°～55°；
所述包套尾垫(4)的厚度不小于115mm，焊接坡口为45°～55°。


2.根据权利要求1所述的粉末高温合金卧式挤压一体化包套，其特征在于：包套各部件采用304L不锈钢。


3.根据权利要求1所述的粉末高温合金卧式挤压一体化包套，其特征在于：包套各部件采用氩弧焊连接。


4.制作如权利要求1所述的粉末高温合金卧式挤压一体化包套的方法，其特征在于：在所述制作方法中，一体...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭子超，汤悦，王旭青，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11