大型钛合金风扇阻尼台叶片毛坯的制造方法
技术领域
本发明属于锻造技术,涉及对一种大型钛合金阻尼台风扇叶片毛坯制造方法的改进。
背景技术
一种大型钛合金阻尼台风扇叶片的毛坯结构参见图1,该叶片毛坯从左到右分为8段,依次是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8;第1圆柱段1的外径为D1,第2圆柱段2的外径为D2,第3圆柱段4的外径为D3,第4圆柱段6的外径为D2,第5圆柱段8的外径为D4,第1内圆弧段3的圆弧半径为R1,第2内圆弧段5的圆弧半径为R2,第3内圆弧段5的圆弧半径为R3。目前采用自由锻工艺进行制坯。自由锻工艺是采用横截面积较大的第5圆柱段8、第3圆柱段4等部位的横截面积来确定原始毛坯直径。然后通过自由锻造用胎模先将棒料进行合理分配,再进行拔长,并最终将被拔长部分的截面积达到叶身部分的横截面积要求。其缺点是:第一、毛坯尺寸误差大;第二、自由锻制坯时,一般采用天然气炉进行加热,不能精确的控制加热温度;第三加热过程中表面无防护层,很容易产生表面氧化现象,且在锻打过程中也会产生厚厚的氧化皮,不仅增加了原材料的消耗,得到的毛坯的表面质量也得不到保证。
发明内容
本发明的目的是:提出一种改进的大型钛合金阻尼台风扇叶片毛坯制造方法,以便保证毛坯尺寸的精度,精确控制加热温度,消除表面氧化现象,降低原材料的消耗,提高毛坯的表面质量。
本发明的技术方案是:大型钛合金风扇阻尼台叶片毛坯的制造方法,所制的叶片毛坯从左到右分为8段,依次是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8;第1圆柱段1的外径为D1,第2圆柱段2的外径为D2,第3圆柱段4的外径为D3,第4圆柱段6的外径为D2,第5圆柱段8的外径为D4,第1内圆弧段3的圆弧半径为R1,第2内圆弧段5的圆弧半径为R2,第3内圆弧段7的圆弧半径为R3;D5是第1圆台段10的最大直径;D6是第3圆台段13的最大直径;D7是第4圆台段14的最小直径;D8是第5圆台段15的最大直径;D9是第6圆台段16的最小直径;A1是第6圆柱段9与第1圆台段10的总长;A2是第1圆台段10的长度;A3是第2圆台段11的长度;A4是第7圆柱段12的长度;A5是第3圆台段13的长度;A6是第4圆台段14的长度;A7是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3圆台段13和第4圆台段14的总长;A8是第5圆台段15的长度;A9是第6圆台段16的长度;A10是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第5圆台段15和第6圆台段16的总长;L:所制的叶片毛坯的总长,即第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8的总长;L1:第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3和第3圆柱段4的总长;L4是第2内圆弧段5的长度;L5是第3内圆弧段7的长度;L6是第5圆柱段8的长度;L7是第6圆柱段9的长度;其特征在于,采用水平分模卧锻机和电炉进行加工;加工的步骤如下:
1、制备叶片顶锻件原始毛坯:首先确定叶片顶锻件原始毛坯尺寸,采用棒料制备叶片顶锻件的原始毛坯,叶片顶锻件原始毛坯的外径为D2,叶片顶锻件原始毛坯的长度A按下式计算:
A=V/S1……………………………………………………………………(1)
式中,V是叶片顶锻件的体积;S1是叶片顶锻件原始毛坯的横截面积;
按照叶片顶锻件原始毛坯尺寸下料,制备出叶片顶锻件原始毛坯;
2、进行第一次顶锻加工:
2.1、确定第一次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
D5=(1.1~1.5)D2………………………………………………………(2)
按照体积不变的原则,第1圆台段10的体积与第1内圆弧段3、第3圆柱段4的体积相等,可计算出尺寸A2;第6圆柱段9、第1圆台段10的体积与第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段(3)、第3圆柱段(4)的体积相等,可计算出尺寸A1;第2圆台段11的体积与第2内圆弧段5的体积相等,可计算出尺寸A3;第7圆柱段12的体积与第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8的体积相等,可计算出尺寸A4;
2.2、制造第一次顶锻加工模具:根据第一次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第一次顶锻加工模具;
2.3、进行第一次顶锻加工:
对叶片顶锻件原始毛坯表面喷涂玻璃以达到防护表面的效果;第一次顶锻加工采用电炉对叶片顶锻件原始毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工;
3、进行第二次顶锻加工:
3.1、确定第二次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
L7=A1-A2…………………………………………………………………(3)
3.2、制造第二次顶锻加工模具:根据第二次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第二次顶锻加工模具;
3.3、进行第二次顶锻加工:
第二次顶锻加工采用电炉对第一次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工;
4、进行第三次顶锻加工:
4.1、制造第三次顶锻加工模具:根据第三次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第三次顶锻加工模具;
4.2、进行第三次顶锻加工:
第三次顶锻加工采用电炉对第二次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工;
5、进行第四次顶锻加工:
5.1、确定第四次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
D6=(1.1~1.5)D2………………………………………………………(4)
D7=(1.02~1.1)D2……………………………………………………(5)
按照体积不变的原则,第3圆台段13的体积与第3内圆弧段7的体积相等,可计算出尺寸A5;第4圆台段14的体积与第5圆柱段8的体积相等,可计算出尺寸A6;
A7=L-L1-L4-L5-L6+L1+L4+A5+A6=L-L5-L6+A5+A6…………………(6)
5.2、制造第四次顶锻加工模具:根据第四次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第四次顶锻加工模具;
5.3、进行第四次顶锻加工:
第四次顶锻加工采用电炉对第三次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工;
6、进行第五次顶锻加工:
6.1、确定第五次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
D8=(1.1~1.5)(D6+D7)/2………………………………………………(7)
D9=(1.02~1.1)(D6+D7)/2……………………………………………(8)
按照体积不变的原则,第5圆台段15的体积与第3内圆弧段7的体积相等,可计算出尺寸A8;第6圆台段16的体积与第5圆柱段8的体积相等,可计算出尺寸A9;
A10=L-L1-L4-L5-L6+L1+L4+A8+A9=L-L5-L6+A8+A9…………………(9)
6.2、制造第五次顶锻加工模具:根据第五次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第五次顶锻加工模具;
6.3、进行第五次顶锻加工:
第五次顶锻加工采用电炉对第四次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工;
7、进行第六次顶锻加工:
7.1、制造第六次顶锻加工模具:根据叶片顶锻件尺寸制造第六次顶锻加工模具;
7.2、进行第六次顶锻加工:
第六次顶锻加工采用电炉对第五次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
本发明的优点是:提出了一种改进的大型钛合金阻尼台风扇叶片毛坯制造方法,保证了毛坯尺寸的精度,精确控制了加热温度,消除了表面氧化现象,降低了原材料的消耗,提高了毛坯的表面质量。
附图说明
图1是一种大型钛合金阻尼台风扇叶片的毛坯结构示意图。
图2是叶片顶锻件原始毛坯的结构示意图。
图3是第一次顶锻件毛坯的结构示意图。
图4是第二次顶锻件毛坯的结构示意图。
图5是第三次顶锻件毛坯的结构示意图。
图6是第四次顶锻件毛坯的结构示意图。
图7是第五次顶锻件毛坯的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1至图7,大型钛合金风扇阻尼台叶片毛坯的制造方法,所制的叶片毛坯从左到右分为8段,依次是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8;第1圆柱段1的外径为D1,第2圆柱段2的外径为D2,第3圆柱段4的外径为D3,第4圆柱段6的外径为D2,第5圆柱段8的外径为D4,第1内圆弧段3的圆弧半径为R1,第2内圆弧段5的圆弧半径为R2,第3内圆弧段7的圆弧半径为R3;D5是第1圆台段10的最大直径;D6是第3圆台段13的最大直径;D7是第4圆台段14的最小直径;D8是第5圆台段15的最大直径;D9是第6圆台段16的最小直径;A1是第6圆柱段9与第1圆台段10的总长;A2是第1圆台段10的长度;A3是第2圆台段11的长度;A4是第7圆柱段12的长度;A5是第3圆台段13的长度;A6是第4圆台段14的长度;A7是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3圆台段13和第4圆台段14的总长;A8是第5圆台段15的长度;A9是第6圆台段16的长度;A10是第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第5圆台段15和第6圆台段16的总长;L:所制的叶片毛坯的总长,即第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3、第3圆柱段4、第2内圆弧段5、第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8的总长;L1:第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段3和第3圆柱段4的总长;L4是第2内圆弧段5的长度;L5是第3内圆弧段7的长度;L6是第5圆柱段8的长度;L7是第6圆柱段9的长度;其特征在于,采用水平分模卧锻机和电炉进行加工;加工的步骤如下:
1、制备叶片顶锻件原始毛坯:首先确定叶片顶锻件原始毛坯尺寸,采用棒料制备叶片顶锻件的原始毛坯,叶片顶锻件原始毛坯的外径为D2,叶片顶锻件原始毛坯的长度A按下式计算:
A=V/S1……………………………………………………………………(1)
式中,V是叶片顶锻件的体积;S1是叶片顶锻件原始毛坯的横截面积;
按照叶片顶锻件原始毛坯尺寸下料,制备出叶片顶锻件原始毛坯;
2、进行第一次顶锻加工:
2.1、确定第一次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
D5=(1.1~1.5)D2………………………………………………………(2)
按照体积不变的原则,第1圆台段10的体积与第1内圆弧段3、第3圆柱段4的体积相等,可计算出尺寸A2;第6圆柱段9、第1圆台段10的体积与第1圆柱段1、第2圆柱段2、第1内圆弧段(3)、第3圆柱段(4)的体积相等,可计算出尺寸A1;第2圆台段11的体积与第2内圆弧段5的体积相等,可计算出尺寸A3;第7圆柱段12的体积与第4圆柱段6、第3内圆弧段7和第5圆柱段8的体积相等,可计算出尺寸A4。
2.2、制造第一次顶锻加工模具:根据第一次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第一次顶锻加工模具;
2.3、进行第一次顶锻加工:
对叶片顶锻件原始毛坯表面喷涂玻璃以达到防护表面的效果;第一次顶锻加工采用电炉对叶片顶锻件原始毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
3、进行第二次顶锻加工:
3.1、确定第二次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
L7=A1-A2…………………………………………………………………(3)
3.2、制造第二次顶锻加工模具:根据第二次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第二次顶锻加工模具;
3.3、进行第二次顶锻加工:
第二次顶锻加工采用电炉对第一次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
4、进行第三次顶锻加工:
4.1、制造第三次顶锻加工模具:根据第三次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第三次顶锻加工模具;
4.2、进行第三次顶锻加工:
第三次顶锻加工采用电炉对第二次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
5、进行第四次顶锻加工:
5.1、确定第四次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
D6=(1.1~1.5)D2………………………………………………………(4)
D7=(1.02~1.1)D2……………………………………………………(5)
按照体积不变的原则,第3圆台段13的体积与第3内圆弧段7的体积相等,可计算出尺寸A5;第4圆台段14的体积与第5圆柱段8的体积相等,可计算出尺寸A6。
A7=L-L1-L4-L5-L6+L1+L4+A5+A6=L-L5-L6+A5+A6…………………(6)
5.2、制造第四次顶锻加工模具:根据第四次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第四次顶锻加工模具;
5.3、进行第四次顶锻加工:
第四次顶锻加工采用电炉对第三次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
6、进行第五次顶锻加工:
6.1、确定第五次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸:
D8=(1.1~1.5)(D6+D7)/2………………………………………………(7)
D9=(1.02~1.1)(D6+D7)/2……………………………………………(8)
按照体积不变的原则,第5圆台段15的体积与第3内圆弧段7的体积相等,可计算出尺寸A8;第6圆台段16的体积与第5圆柱段8的体积相等,可计算出尺寸A9。
A10=L-L1-L4-L5-L6+L1+L4+A8+A9=L-L5-L6+A8+A9…………………(9)
6.2、制造第五次顶锻加工模具:根据第五次顶锻加工后的叶片顶锻件毛坯尺寸制造第五次顶锻加工模具;
6.3、进行第五次顶锻加工:
第五次顶锻加工采用电炉对第四次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
7、进行第六次顶锻加工:
7.1、制造第六次顶锻加工模具:根据叶片顶锻件尺寸制造第六次顶锻加工模具;
7.2、进行第六次顶锻加工:
第六次顶锻加工采用电炉对第五次顶锻加工的毛坯进行加热,保温温度920℃~960℃,保温时间25~35分钟,保温时间满足后采用石墨润滑剂对模具进行润滑,在水平分模卧锻机上加工。
本发明的工作原理是:
制备叶片顶锻件原始毛坯,对叶片顶锻件原始毛坯表面喷涂玻璃,在电炉中对叶片顶锻件原始毛坯进行加热,对安装在水平分模卧锻机上的模具用石墨润滑剂进行润滑后,在叶片顶锻件原始毛坯保温时间满足后再水平分模卧锻机上进行加工,通过多次的加工可以加工出叶片顶锻件。
实施例1
某大型钛合金风扇阻尼台叶片顶锻件尺寸:
D1=φ84.7mm;D2=φ70.6mm;D3=φ135mm;D4=φ129mm;D5=φ91.7mm;
D6=φ84.7mm;D7=φ74.6mm;D8=φ106.8mm;D9=φ82.7mm;
L=655.2mm;L1=233.9mm;L2=87.7mm;L3=77.7mm;L4=53.5mm;L5=71mm;
L6=95.8mm;
R1=60.5mm;R2=60.5mm;R3=100.8mm;
B=24.2mm;
A=1096mm;A1=330.5mm;A2=133.6mm;A3=73mm;A4=637.3mm;A5=102.8mm;
A6=251mm;A7=842.3mm;A8=84.5mm;A9=178.9mm;A10=752mm;
加热温度:920℃,保温时间30分钟。
实施例2
某大型钛合金风扇阻尼台叶片顶锻件尺寸:
D1=φ90mm;D2=φ73.6mm;D3=φ130mm;D4=φ135mm;D5=φ95.7mm;
D6=φ88.3mm;D7=φ78mm;D8=φ112.3mm;D9=φ86.5mm;
L=670mm;L1=235mm;L2=88mm;L3=75mm;L4=52mm;L5=73mm;
L6=98mm;
R1=65mm;R2=65mm;R3=110mm;
B=22mm;
A=1120mm;A1=340mm;A2=135mm;A3=77mm;A4=640mm;A5=106mm;
A6=256mm;A7=852mm;A8=87mm;A9=182mm;A10=759mm;
加热温度:960℃,保温时间35分钟。
实施例3
某大型钛合金风扇阻尼台叶片顶锻件尺寸:
D1=φ84.7mm;D2=φ65mm;D3=φ135mm;D4=φ129mm;D5=φ87.8mm;
D6=φ78mm;D7=φ74.6mm;D8=φ107.7mm;D9=φ87mm;
L=655.2mm;L1=233.9mm;L2=87.7mm;L3=77.7mm;L4=53.5mm;L5=71mm;
L6=95.8mm;
R1=60.5mm;R2=60.5mm;R3=100.8mm;
B=24.2mm;
A=1105mm;A1=350.5mm;A2=148.6mm;A3=80mm;A4=665mm;A5=109.2mm;
A6=263.4mm;A7=851.3mm;A8=90.6mm;A9=185.3mm;A10=761mm;
加热温度:940℃,保温时间25分钟。