高温合金矩形截面环形件热胀形成异形截面环形件的方法技术

本发明专利技术公开了一种高温合金矩形截面环形件热胀形成异形截面环形件的方法，其步骤为：把预热的模套固定在胀形机的工作台上，再把加热的高温合金矩形截面环形件套装在胀形机内经预热的胀形块外围，使其处于由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的环形空间内；启动胀形机使胀形块从该环形件的内圆周表面沿径向挤压该环形件并变形12%～15%后被挤压到模套的内环面内，充满了由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的封闭型腔，经保压后成为异形截面环形件。该方法采用一次大变形量胀形成形，简化了操作，获得了尺寸精度高、产品质量好、生产率高的胀形异形截面环形件。该异形截面环形件主要用于航空航天等领域使用的筒形壳体等回转体零部件。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，其步骤为：把预热的模套固定在胀形机的工作台上，再把加热的高温合金矩形截面环形件套装在胀形机内经预热的胀形块外围，使其处于由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的环形空间内；启动胀形机使胀形块从该环形件的内圆周表面沿径向挤压该环形件并变形12%～15%后被挤压到模套的内环面内，充满了由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的封闭型腔，经保压后成为异形截面环形件。该方法采用一次大变形量胀形成形，简化了操作，获得了尺寸精度高、产品质量好、生产率高的胀形异形截面环形件。该异形截面环形件主要用于航空航天等领域使用的筒形壳体等回转体零部件。【专利说明】
本专利技术涉及一种环件的胀形方法，特别是涉及了。
技术介绍
在环形件成形
，随着航空、航天、船舶、核能、燃气轮机、风力发电等行业的发展对环形件高可靠性、高寿命和低成本的要求，对环形件的成形尺寸精度、组织及性能也提出了较高的要求，环形件成形朝着优质、精密、高效、环保、低成本的方向发展。高温合金矩形截面环形件(指纵截面是矩形截面的环形件)或异形截面环形件(指纵截面是非矩形截面的环形件)采用环轧机轧制后，由于受轧制工艺及设备局限性的影响，其尺寸精度一般不高；只有在环形件形状较理想和设备性能较优异的情况下，其尺寸精度才能达到相应尺寸的3%。?5%。(千分之三至千分之五)，而且轧制后的环形件由于应力较大，在后续加工工序中如果控制不好易产生翘曲、变形甚至开裂等缺陷。2012年6月27日公开的中国专利技术专利说明书CN 102513442A公开了一种高温合金矩形环轧件热胀形成形为异形环件的方法，所述矩形环轧件即为矩形截面环形件，所述异形环件即为异形截面环形件。该方法把加热的高温合金矩形环轧件装进胀形机，通过对胀形机的芯轴滑块施加轴向拉力使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从矩形环轧件的内圆周表面沿径向挤压矩形环轧件使其发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄的塑性变形，经过一次大变形和连续三次小变形，所述高温合金矩形环轧件被胀形块胀形成形为异形环件。该方法采用开放式胀形方式胀形成形的高温合金异形截面环形件存在以下问题:第一，仅仅是所述环形件的内径尺寸精度能够达到内径尺寸的1%。?2%。，对于所述环形件的外径及高度的尺寸精度则无法达到该尺寸精度，因为在胀形过程中所述环形件的外径及高度的尺寸精度是不受控的，不能通过该胀形方法来提高其尺寸精度；第二，在采用该方法把矩形截面环形件胀形成异形截面环形件的过程中，由于矩形截面环形件的下半部先受到来自于胀形块的胀形力作用，其下半部先被胀形变薄，金属从其下半部向其上半部流动，控制不好容易造成上半部金属堆积过多使胀形成形的异形截面环形件壁厚不均匀，严重时会造成异形截面环形件的上半部产生鼓包等缺陷而报废；第三，该方法通过一次大变形胀形和连续三次小变形胀形，以及三次旋转来把矩形截面环形件胀形成异形截面环形件，每次胀形都要通过调节和控制大量的工艺参数才能实现，其工序较为繁琐，生产率低，能源消化大，生产准备时间和生产周期较长，对设备的要求也较高，实际生产过程中不利于控制产品质量和组织大批量生产，很难获得优质、精密、高效、环保和低成本的环形件。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采用模套来实现，该方法通过一次大变形对所述高温合金矩形截面环形件进行胀形，简化了操作，获得了尺寸精度高、产品质量易于控制、有利于组织大批量生产和生产率高的胀形异形截面环形件。为解决上述技术问题，本专利技术所述，其技术方案包括以下步骤:把预热到350°C?380°C的模套固定在胀形机的工作台上并与芯轴滑块同心，再把加热到950°C?980°C的高温合金矩形截面环形件套装进胀形机，使其内环面套在经预热到350°C?380°C的胀形块的外圆周面外围，所述矩形截面环形件处于由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的环形空间内，所述胀形块的外圆周面具有与最终胀形成形的异形截面环形件的内圆周面相配合一致的形状，所述模套的内圆周面具有与最终胀形成形的异形截面环形件的外圆周面相配合一致的形状，此时，径向滑块处于合拢状态；启动胀形机对芯轴滑块施加轴向拉力F使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从矩形截面环形件的内圆周表面沿径向挤压该矩形截面环形件，矩形截面环形件发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄的塑性变形，当其胀形变形量达到12%?15%时被挤压到模套的内环面内，充满了由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的封闭型腔，经保压后成为异形截面环形件；所述矩形截面环形件的胀形温度为950°C?980°C，胀形时间按矩形截面环形件的壁厚X 0.8 s/mm?1.2s/mm计算,保压时间按异形截面环形件的壁厚X 20 s/mm?40s/mm计算；胀形结束后，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，拆卸并取出模套后取出经胀形后的异形截面环形件。所述高温合金材料牌号是GH4169。胀形过程中，所述胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力F按下式计算确定:F = ξ X Q02XS式中:ξ—胀形机胀形系数，本专利技术取1.26?1.52 ;σα2——胀形温度下高温合金材料的屈服强度(MPa)，GH4169合金取350 MPa?400MPa ；S —矩形截面环形件或异形环坯的纵截面面积(mm2)。采用上述方法胀形成形的异形截面环形件，其内径尺寸范围为Φ400πιπι?Φ 4500mm,壁厚为 IOmm ?200mm,高度为 40mm ?750mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下:本专利技术把所述矩形截面环形件置于由胀形机上的胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的环形空间内，通过采用12%?15%大变形量把矩形截面环形件挤压到由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的封闭型腔内一次性胀形成为异形截面环形件，实现了封闭式胀形。相对于现有技术的开放式胀形而言，本专利技术采用闭式胀形方式在胀形过程中能够使所述矩形截面环形件内径、外径和高度尺寸处于受控状态，不仅可以提高异形截面环形件的内径尺寸精度，而且也可以提高其外径和高度的尺寸精度，即可以使整个异形截面环形件的所有尺寸精度得到提高，从而实现了精密胀形成形。在采用闭式胀形方式胀形的过程中，由于受胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的封闭型腔的限制，可以避免矩形截面环形件内的金属从其下半部向其上半部大量流动，从而克服其上半部金属堆积过多使胀形成形的异形截面环形件壁厚不均匀、产生鼓包等缺陷，提闻了广品质量。本专利技术通过一次大变形量胀形成形，大大简化了胀形工艺，降低了对胀形设备的要求，在实际生产过程中不仅能够节约能源、降低成本、提高生产率，而且易于控制产品质量和实现大批量生产，能够获得优质、精密、高效、环保和低成本的环形件。本专利技术在胀形过程中胀形时间按矩形截面环形件的壁厚X0.8 s/mm-1.2s/mm计算，能够根据胀形时间合理地控制胀形块的胀形速度，使矩形截面环形件内的金属流动较为顺畅，有利于充满所述封闭型腔；保压时间按异形截面环形件的壁厚X20 s/mm-40s/mm计算，有利于所述异形截面环形件在所述封闭型腔内充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温合金矩形截面环形件热胀形成异形截面环形件的方法，其特征在于，包括以下步骤：把预热到350℃～380℃的模套固定在胀形机的工作台上并与芯轴滑块同心，再把加热到950℃～980℃的高温合金矩形截面环形件套装进胀形机，使其内环面套在经预热到350℃～380℃的胀形块的外圆周面外围，所述矩形截面环形件处于由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的环形空间内，所述胀形块的外圆周面具有与最终胀形成形的异形截面环形件的内圆周面相配合一致的形状，所述模套的内圆周面具有与最终胀形成形的异形截面环形件的外圆周面相配合一致的形状，此时，径向滑块处于合拢状态；启动胀形机对芯轴滑块施加轴向拉力F使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从矩形截面环形件的内圆周表面沿径向挤压该矩形截面环形件，矩形截面环形件发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄的塑性变形，当其胀形变形量达到12%～15%时被挤压到模套的内环面内，充满了由胀形块的外圆周面和模套的内环面围成的封闭型腔，经保压后成为异形截面环形件；所述矩形截面环形件的胀形温度为950℃～980℃，胀形时间按矩形截面环形件的壁厚×0.8?s/mm～1.2s/mm计算，保压时间按异形截面环形件的壁厚×20?s/mm～40s/mm计算；胀形结束后，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，拆卸并取出模套后取出经胀形后的异形截面环形件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋捷，吴永安，杨家典，孙传华，陈学洪，张建军，卢永恒，
申请(专利权)人：贵州航宇科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：