CN102989955B - 一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其能解决现有采用等温锻造的方法加工飞机黑匣子存在的生产成本高、生产效率低以及对设备、模具材料依赖性大的问题。其特征在于：其在精密螺旋压力机上采用精密模座的开式模锻对坯料进行预锻和终锻，其包括以下加工步骤：（1）下料；（2）预锻模具安装；（3）预锻；（4）吹砂、打磨缺陷；（5）终锻模具安装；（6）终锻；（7）吹砂。

Description

一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺

技术领域

本发明涉及锻造成型技术领域，具体为一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺。

背景技术

飞机“黑匣子”通常是用铁金属和一些高性能的耐热材料做成，必须能够抵受2.25吨的撞击力，在1000℃高温下10小时仍不会受损，其具有极强的抗火、耐压、耐冲击振动、耐海水（或煤油）浸泡以及抗磁干扰等能力，即便飞机已完全损坏黑匣子里的记录数据也能完好保存。

由于飞机“黑匣子”材料的特殊性，目前主要采用等温锻造成型的方法进行加工生产，该方法成本较高，生产效率低下，对设备和模具材料的依赖性很大，由于其模具要加热到800度并维持该温度进行锻造成型，模具无论是抗高温还是抗磨损、抗疲劳都有严格的要求，这就给大批量生产带来了瓶颈。等温锻造还需要专门的设备进行，给黑匣子生产带来很大的局限性。另外，黑匣子内型腔表面是不进行机加工的，这就要求必须锻造出符合要求的表面质量。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其能解决现有采用等温锻造的方法加工飞机黑匣子存在的生产成本高、生产效率低以及对设备、模具材料依赖性大的问题。

其技术方案是这样的，其特征在于：其在精密螺旋压力机上采用精密模座的开式锻模对坯料进行预锻和终锻，其包括以下加工步骤：

（1）下料：保证下料件表面光滑并去除尖棱，两端面倒圆，表面粗糙度不低于Ra1.6；

（2）预锻模具安装：将预锻模具安装在所述精密模座中，并调整所述预锻模具与所述精密模座各方面间隙，采用所述精密模座的电加热系统对所述预锻模具预热，将所述预锻模具加热到200度～240度并保证该温度不变，对所述预锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（3）下料件表面涂层：将所述下料件在烘烤箱中预热至100度～150度，然后向所述下料件表面均匀地喷涂玻璃润滑剂，所述玻璃润滑剂的厚度为0.1mm～0.2mm；

（4）预锻：将所述下料件加热至900～1120度，保温40分钟～70分钟，在所述精密螺旋压力机上采用所述精密模座对所述下料件进行预锻，得到预锻件，所述预锻的终锻温度不得低于850度；

（5）吹砂、打磨缺陷：去除所述预锻件表面氧化皮，并打磨所述预锻件因变形出现的裂纹、凹坑等缺陷；

（6）终锻模具安装：卸下所述预锻模具，然后将所述终锻模具安装在所述精密模座中，并调整所述终锻模具与模座各方面间隙，采用所述模座的电加热系统对所述模具预热，将所述模具加热到200度～240度并保证该温度不变，对所述终锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（7）预锻件表面涂层：将所述预锻件放至烘烤箱中预热至100度～150度，然后向所述预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，所述玻璃润滑剂的厚度为0.1mm～0.2mm；

（8）终锻：将所述预锻件加热900～1120度，保温30分钟～60分钟，然后在所述精密螺旋压力机上采用所述精密模座对所述预锻件进行终锻，将所述预锻件锻造至黑匣子尺寸要求，终锻温度不得低于850度；

（9）吹砂：砂粒直径小于0.1mm，去除黑匣子表面氧化皮，得到符合要求的表面质量。

其进一步特征在于：

所述预锻模具、终锻模具的材料要求H13，所述预锻模具、终锻模具的材料热处理后硬度为HRC48～52,所述预锻模具、终锻模具的型腔表面粗糙度不低于Ra0.8；

所述玻璃润滑剂由玻璃粉与去离子水按质量百分比为1：2～4均匀混合而成，所述玻璃粉采用北京玻璃研究所生产的GR-53；

所述模具润滑剂为石墨乳和水按体积比1：2比例的混合物。

与以往采用等温锻造的方式加工飞机黑匣子相比较，本发明工艺的有益效果在于：其采用了普通模锻的方式实现了飞机黑匣子的成型，较传统的等温锻造成型效率高，大大节约生产成本，同时也消除了对特殊设备和特殊模具材料的依赖；其在精密螺旋压力机上采用精密模座的开式模锻对坯料进行预锻和终锻两次锻造，通过预锻防止一次变形量过大导致锻造时锻件出现开裂，同时预锻为终锻工序提供合理的坯料分配，并为终锻留一定的变形量，防止因终锻变形量不够或在临界变形区导致粗晶，影响最终性能；而精密模座上的碰面板能起到有效控制锻件变形量的作用，从而保证终锻时严格控制变形量；另外，采用预锻与终锻的锻造的方法，还可以保证有每一次锻造都有较高的终锻温度（相对于始锻温度），从而有效防止金属塑性降低、变形抗力增大，有利于提高金属的流动性，从而保证了锻件性能要求；此外，其在预锻与终锻前对坯料、预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，并对预锻模具、终锻模具喷涂模具润滑剂，因而能有效防止坯料高温时被氧化，同时在锻造成型时玻璃润滑剂、模具润滑剂能够起有有效的润滑作用，保证金属流动的均匀性和连续性；此外，由于在加热和变形时均有润滑剂的保护和润滑，使得锻件不直接与模具接触，因而减少了磨损，提高锻件表面质量；由于黑匣子内腔表面为非加工表面，控制模具材料的硬度要求以及模具型腔表面粗糙度是为了得到良好的锻件表面质量。

具体实施方式

实施例一：

（1）下料：保证下料件表面光滑并去除尖棱，两端面倒圆，表面粗糙度Ra1.6；

（2）预锻模具安装：将预锻模具安装在精密模座中，并调整预锻模具与精密模座各方面间隙，采用精密模座的电加热系统对预锻模具预热，将预锻模具加热到220度并保证该温度不变，对预锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（3）下料件表面涂层：将下料件在烘烤箱中预热至100度，然后向所述下料件表面均匀地喷涂玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.2mm；

（4）预锻：将下料件加热至1010度，保温40分钟，在所述精密螺旋压力机上采用所述精密模座对所述下料件进行预锻，得到预锻件，预锻的终锻温度850度；

（5）吹砂、打磨缺陷：去除预锻件表面氧化皮，并打磨预锻件因变形出现的裂纹、凹坑等缺陷；

（6）终锻模具安装：卸下预锻模具，然后将终锻模具安装在精密模座中，并调整终锻模具与精密模座各方面间隙，采用精密模座的电加热系统对终锻模具预热，将终锻模具加热到200度并保证该温度不变，对终锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（7）预锻件表面涂层：将预锻件放至烘烤箱中预热至150度，然后向预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.1mm；

（8）终锻：将预锻件加热1120度，保温45分钟，然后在精密螺旋压力机上采用精密模座对预锻件进行终锻，将预锻件锻造至黑匣子尺寸要求，终锻温度870度；

（9）吹砂：砂粒直径小于0.1mm，去除黑匣子表面氧化皮，得到符合要求的表面质量。

在上述成型工艺中，预锻模具、终锻模具的材料要求H13，预锻模具、终锻模具的材料热处理后硬度为HRC48～52,预锻模具、终锻模具的型腔表面粗糙度不低于Ra0.8；玻璃润滑剂由玻璃粉与去离子水按质量百分比为1：2均匀混合而成，玻璃粉采用北京玻璃研究所生产的GR-53；模具润滑剂为石墨乳和水按体积比1：2比例的混合物。

实施例二：

（1）下料：保证下料件表面光滑并去除尖棱，两端面倒圆，表面粗糙度Ra1.8；

（2）预锻模具安装：将预锻模具安装在精密模座中，并调整预锻模具与精密模座各方面间隙，采用精密模座的电加热系统对预锻模具预热，将预锻模具加热到240度并保证该温度不变，对预锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（3）下料件表面涂层：将下料件在烘烤箱中预热至125度，然后向所述下料件表面均匀地喷涂玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.1mm；

（4）预锻：将下料件加热至900度，保温70分钟，在精密螺旋压力机上采用精密模座对下料件进行预锻，得到预锻件，预锻的终锻温度860度；

（5）吹砂、打磨缺陷：去除预锻件表面氧化皮，并打磨预锻件因变形出现的裂纹、凹坑等缺陷；

（6）终锻模具安装：卸下预锻模具，然后将终锻模具安装在精密模座中，并调整终锻模具与精密模座各方面间隙，采用精密模座的电加热系统对终锻模具预热，将终锻模具加热到220度并保证该温度不变，对终锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（7）预锻件表面涂层：将预锻件放至烘烤箱中预热至100度，然后向预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.15mm；

（8）终锻：将预锻件加热985度，保温30分钟，然后在精密螺旋压力机上采用精密模座对预锻件进行终锻，将预锻件锻造至黑匣子尺寸要求，终锻温度850度；

（9）吹砂：砂粒直径小于0.1mm，去除黑匣子表面氧化皮，得到符合要求的表面质量。

在上述成型工艺中，预锻模具、终锻模具的材料要求H13，预锻模具、终锻模具的材料热处理后硬度为HRC48～52,预锻模具、终锻模具的型腔表面粗糙度不低于Ra0.8；玻璃润滑剂由玻璃粉与去离子水按质量百分比为1：3均匀混合而成，玻璃粉采用北京玻璃研究所生产的GR-53；模具润滑剂为石墨乳和水按体积比1：2比例的混合物。

实施例三：

（1）下料：保证下料件表面光滑并去除尖棱，两端面倒圆，表面粗糙度Ra1.7；

（2）预锻模具安装：将预锻模具安装在精密模座中，并调整预锻模具与精密模座各方面间隙，采用精密模座的电加热系统对预锻模具预热，将预锻模具加热到200度并保证该温度不变，对预锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（3）下料件表面涂层：将下料件在烘烤箱中预热至150度，然后向下料件表面均匀地喷涂玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.15mm；

（4）预锻：将下料件加热至1120度，保温55分钟，在所述精密螺旋压力机上采用所述精密模座对所述下料件进行预锻，得到预锻件，预锻的终锻温度850度；

（5）吹砂、打磨缺陷：去除预锻件表面氧化皮，并打磨预锻件因变形出现的裂纹、凹坑等缺陷；

（6）终锻模具安装：卸下预锻模具，然后将终锻模具安装在精密模座中，并调整终锻模具与精密模座各方面间隙，采用精密模座的电加热系统对终锻模具预热，将终锻模具加热到240度并保证该温度不变，对终锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂；

（7）预锻件表面涂层：将预锻件放至烘烤箱中预热至125度，然后向预锻件表面喷涂玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.2mm；

（8）终锻：将预锻件加热900度，保温60分钟，然后在精密螺旋压力机上采用精密模座对预锻件进行终锻，将预锻件锻造至黑匣子尺寸要求，终锻温度850度；

（9）吹砂：砂粒直径小于0.1mm，去除黑匣子表面氧化皮，得到符合要求的表面质量。

在上述成型工艺中，预锻模具、终锻模具的材料要求H13，预锻模具、终锻模具的材料热处理后硬度为HRC48～52,预锻模具、终锻模具的型腔表面粗糙度不低于Ra0.8；玻璃润滑剂由玻璃粉与去离子水按质量百分比为1：4均匀混合而成，玻璃粉采用北京玻璃研究所生产的GR-53；模具润滑剂为石墨乳和水按体积比1：2比例的混合物。

上述实施例中所采用的精密螺旋压力机为武汉新威奇科技有限公司生产的J58K-1000型精密螺旋压力机。

本发明工艺中通过采用精密模座的碰面板实现对预锻变形量的控制：在上、下模具之间设置碰模板，碰模板与下模具固定在一起；当进行锻造时，碰模板的上端面与上模具之间有间隙，当黑匣子锻造向厚度尺寸达到设定要求时，碰模板的上端面与上模具接触，碰模板有一系列尺寸，可以通过更换不同尺寸的碰模板来调节黑匣子的厚度尺寸，从而达到控制变形量的目的。

Claims (7)

1.一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：其在精密螺旋压力机上采用精密模座的开式模锻对坯料进行预锻和终锻，其包括以下加工步骤：

（1）下料：保证下料件表面光滑并去除尖棱，两端面倒圆，表面粗糙度不低于Ra1.6；

（2）预锻模具安装：将预锻模具安装在所述精密模座中，并调整所述预锻模具与所述精密模座各方面间隙，采用所述精密模座的电加热系统对所述预锻模具预热，将所述预锻模具加热到200度～240度并保证该温度不变；

（3）预锻：将所述下料件加热至900～1120度，保温40分钟～70分钟，在所述精密螺旋压力机上采用所述精密模座对所述下料件进行预锻，得到预锻件，所述预锻的终锻温度不得低于850度；

（4）吹砂、打磨缺陷：去除所述预锻件表面氧化皮，并打磨所述预锻件因变形出现的裂纹、凹坑缺陷；

（5）终锻模具安装：卸下所述预锻模具，然后将所述终锻模具安装在所述精密模座中，并调整所述终锻模具与模座各方面间隙，采用所述模座的电加热系统对所述模具预热，将所述模具加热到200度～240度并保证该温度不变；

（6）终锻：将所述预锻件加热900～1120度，保温30分钟～60分钟，然后在所述精密螺旋压力机上采用所述精密模座对所述预锻件进行终锻，将所述预锻件锻造至黑匣子尺寸要求，终锻温度不得低于850度；

（7）吹砂：砂粒直径小于0.1mm，去除黑匣子表面氧化皮，得到符合要求的表面质量。

2.根据权利要求1所述的一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：在所述预锻前、所述终锻前，先分别将所述下料件、所述预锻件在烘烤箱中预热至100度～150度，然后向所述下料件、预锻件表面均匀地喷涂玻璃润滑剂。

3.根据权利要求2所述的一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：所述玻璃润滑剂的厚度为0.1mm～0.2mm。

4.根据权利要求3所述的一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：所述玻璃润滑剂由玻璃粉与去离子水按质量百分比为1：2～4均匀混合而成。

5.根据权利要求4所述的一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：在所述预锻前、所述终锻前，在所述预锻模具、所述终锻模具型腔表面喷涂模具润滑剂。

6.根据权利要求5所述的一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：所述模具润滑剂为石墨乳和水按体积比1：2比例的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种飞机黑匣子的精密模锻成型工艺，其特征在于：所述预锻模具、终锻模具的材料要求H13，所述预锻模具、终锻模具的材料热处理后硬度为HRC48～52,所述预锻模具、终锻模具的型腔表面粗糙度不低于Ra0.8。