一种盘类零件的包覆成形方法技术

本发明专利技术属于钛合金、高温合金盘坯制造技术，涉及一种盘类零件的包覆成形方法。本发明专利技术采用逐层包覆/热机械加工法来制备钛合金、高温合金的压气机盘或涡轮盘，这种工艺方法对原材料的要求低、效率高、成本低、制备的零件组织均匀、性能稳定，适用于各种航空航天用钛合金、高温合金盘类或环类零件的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钛合金、高温合金盘坯制造技术，涉及一种ー种盘类零件的包覆成形方法。
技术介绍
盘类零件是高推重比涡轮发动机中压气机、涡轮中最常用的转子部件，压气机、涡轮中恶劣的工作环境，对转子部件的性能要求非常苛刻，因此，盘类结构的制造技术是发动机的关键制造技术之一。在高推重比涡轮发动机中，常用的钛合金部件包括风扇叶片、传动轴、机匣、压气机盘以及其它ー些连接结构。其中使用钛合金的压气机盘数量较多，在低压压气机、中压压气机都可以采用钛合金叶盘。在低压压气机中，常采用钛合金来制造盘类零件，主要合金有TC4、TCl1、BT25、TC17，还包括一些高温钛合金，如 Ti6242、Ti 1100、頂1834、頂 1685(500°C 520°C)、頂1629 (550°C)等。钛合金盘类零件的成形一般采用的方法是铸造+锻造(等温锻造)。为了节省贵重金属材料，减少难加工材料的机械加工量和提高整体叶盘的疲劳强度、使用寿命，往往会采用精密等温锻造(包括超塑性锻造)作为制坯手段，例如美国GE公司采用等温锻造技术制造出了带叶片的压气机整体叶盘转子。钛合金精密鋳造是经典的近净成形エ艺。与从坯料需要去除大量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘类零件的包覆成形方法，其特征是，（1）制备成形装置，成形装置包括机架、送料和热机械加工系统及盘坯支撑系统（1.1）机架包括上平台、下平台，上平台与下平台之间由四根支柱支撑；（1.2）送料和热机械加工系统包括挂架、送料系统、搅拌头驱动电机及搅拌头，挂架安装在机架的上平台上，挂架底板上安装送料系统，搅拌头驱动电机安装在挂架底板的一侧，搅拌头安装在搅拌头驱动电机下方，送料系统的结构为如下之一：（1.2.1）送料系统包括底部带喷口的熔炼坩埚、气体喷口及感应线圈，熔炼坩埚安装在挂架底板上，气体喷口位于底部带喷口的熔炼坩埚的顶部，感应线圈环绕在底部带喷口的熔炼坩埚的外部；（1.2.2）送料系统包括挤...

【技术特征摘要】
1.一种盘类零件的包覆成形方法，其特征是，(1)制备成形装置，成形装置包括机架、送料和热机械加工系统及盘坯支撑系统(1.1) 机架包括上平台、下平台，上平台与下平台之间由四根支柱支撑；(1. 2)送料和热机械加工系统包括挂架、送料系统、搅拌头驱动电机及搅拌头，挂架安装在机架的上平台上，挂架底板上安装送料系统，搅拌头驱动电机安装在挂架底板的一侧， 搅拌头安装在搅拌头驱动电机下方，送料系统的结构为如下之一(1. 2.1)送料系统包括底部带喷口的熔炼坩埚、气体喷口及感应线圈，熔炼坩埚安装在挂架底板上，气体喷口位于底部带喷口的熔炼坩埚的顶部，感应线圈环绕在底部带喷口的熔炼坩埚的外部；(1. 2. 2)送料系统包括挤压筒、推料杆、推料杆驱动系统及感应线圈，挤压筒安装在挂架底板上，推料杆驱动系统安装在机架的上平台上，推料杆位于推料杆驱动系统的下方，推料杆的下端伸入至挤压筒内，感应线圈环绕在挤压筒的外部；(1. 2. 3)送料系统包括料筒、料筒开关、料筒驱动系统、坯料转动夹持环及感应线圈，料筒驱动系统安装在机架的上平台上，料筒安装在料筒驱动系统的下方，料筒穿过挂架底板， 料筒的底部是料筒开关，料筒开关与坯料转动夹持环相接，感应线圈环绕在料筒的外部；(1. 3)盘坯支撑系统包括盘坯转动轴、盘坯转动轴驱动电机、盘坯转动轴支架、盘坯转动轴支架运动驱动系统，盘坯转动轴支架运动驱动系统安装在机架的下平台上，盘坯转动轴支架安装在盘坯转动轴支架运动驱动系统上，盘坯转动轴安装在盘坯转动轴支架上，盘坯转动轴驱动电机与盘坯转动轴相连并安装在盘坯转动轴支架上；将成形装置置于真空室中；(2)包覆成形(2.1)采用机械加工的方式加工出盘坯转动轴，并安装在盘坯转动轴支架上；(2.2)将真空室的真空度抽至1. OX 10_3Pa，当使用送料系统是上述(1. 2.1)所述结构时，将棒状或块状坯料放入到熔炼坩埚中，开启感应线圈，对熔炼坩埚中的坯料进行熔炼， 使坯料熔化形成熔体，通过在气体喷口中通入氩气,氩气压力为5MPa，对熔体施加压力，使坩埚中的熔体通过坩埚底部的喷口喷出，包覆到通过盘坯转动轴驱动电机驱动的盘坯转动轴上，盘坯转动轴的转动方向与送料系统到搅拌头的方向一致，其中送料系统和搅拌头的夹角角度小于180°，并通过搅拌头驱动电机驱动搅拌头对刚刚包覆在盘坯转动轴上的坯料进行搅拌加工，使坯料与盘坯转动轴结合在一起，盘坯转动轴旋转一圈后，盘坯转动轴支架运动驱动系统驱动盘坯转动轴支架沿盘坯转动轴的轴向平移与坩埚底部的喷口直径相同的距离，继续进行第2圈坯料的包覆，直至完成盘类零件毛坯宽度上的第I层包覆；盘坯转动轴支架运动驱动系统驱动盘坯转动轴支架沿垂直盘坯转动轴的方向向下移动，移动距离为坩埚底部的喷口直径的1/5-1/3，然后，进行第2层坯料的包覆，包覆方式与第I层相同，逐层依次进行包覆，直至完成盘类零件毛坯径向尺寸的包覆；当使用送料系统是上述(1. 2. 2)所述结构时，将棒状坯料放入到挤压筒中，开启感应线圈，对挤压筒中的坯料进行加热，使其处于良好的塑性状态，通过推料杆驱动系统推动推料杆，使得推料杆将挤压筒中的坯料从挤压筒中挤出，包覆到通过盘坯转动轴驱动电机驱动的盘坯转动轴上，盘坯转动轴的转动方向与送料系统到搅拌头的方向一致，其中送料系统和搅拌头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冰，李志强，廖金华，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：