CN105312483B - 一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，其先在计算机上，根据铍青铜叶片的尺寸，保持气流道的底面的数据不变，将所述铍青铜叶片的轮廓尺寸的数值增加用于加工损耗的余量，计算获得终锻毛坯件的尺寸数据并制备精压模具，进一步计算获得预锻毛坯件的尺寸数据并制备预锻模具，然后选择圆柱形棒料，镦头；之后利用预锻模具进行预锻，之后利用精压模具终锻成型，获得所述终锻毛坯件，校正后进一步进行机加加工，即可获得铍青铜叶片。本发明所提供的用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，大大降低了机加生产的难度，提升了产品合格率，且大大降低了生产过程中原材料的损耗。

Description

一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种锻造用于航空发动机的铍青铜叶片的方法。

背景技术

铍青铜QBe0.6-2.5是含有少量铍及镍的三元合金。合金淬火、时效处理后，具有高的强度、弹性极限，并且弹性滞后小，弹性稳定性好，耐磨、耐疲劳、耐寒特性好。在新一代航空发动机空心导向叶片上被广泛使用。

图1为一种铍青铜叶片的结构示意图，图2为图1中A-A剖面结构示意图，参见图1-2所示，所述铍青铜叶片1为航空发动机的空心导向叶片的部件，其包括叶片主体10，所述叶片主体10包括叶盆部11、叶背部12、叶根部13和叶尖部14，所述叶根部13连接有第一榫头15，所述叶尖部14连接有第二榫头16，所述叶盆部11设置有凹陷的气流道100。

由于铍青铜的铸造生产难度很大，因此，所述铍青铜叶片1通常采用先锻造后机械加工的方法进行生产。图3为现有锻造方法的锻件的结构示意图，参见图3所示，在现有生产工艺中，通常会根据所述铍青铜叶片1的尺寸数据，以所述第一榫头15和所述第二榫头16的中轴线Z为基准进行锻件尺寸设计先锻造出具有两个连续型面的锻件2，然后在利用车/铣等机械加工方法在所述锻件2上加工出所述气流道100，由于铍青铜QBe0.6-2.5这种材料切削加工时容易粘刀，因此容易造成所述气流道100表面粗糙度难以满足要求，从而使得产品的加工难度大，合格率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，所述铍青铜叶片的叶片主体包括叶盆部、叶背部、叶根部和叶尖部，所述叶根部连接有第一榫头，所述叶尖部连接有第二榫头，所述叶盆部设置有凹陷的气流道；其包括如下步骤：

步骤A，在计算机上，输入所述铍青铜叶片的尺寸数据，保持所述气流道的底面的数据不变，将所述铍青铜叶片的轮廓尺寸的数值增加用于加工损耗的余量，计算获得终锻毛坯件的尺寸数据并制备精压模具，所述终锻毛坯件的第二叶片主体包括第二叶盆部、第二叶背部、第二叶根部和第二叶尖部，所述第二叶根部连接有第三榫头，所述第二叶尖部连接有第四榫头，所述第二叶盆部设置有凹陷的第二气流道；

步骤B，在计算机上，以所述第三榫头的轴线Z1为基准，计算获得所述终锻毛坯件在垂直于轴线Z1方向上的截面面积，并根据所获得的截面面积数据获得一个用于参照的柱状结构；

步骤C，在计算机上，以步骤A获得的所述第二叶背部、第三榫头、第四榫头和轴线Z1为基准，根据步骤B所获得的所述柱状结构，计算获得预锻毛坯件的尺寸数据并制备预锻模具，所述预锻毛坯件包括第三榫头、第四榫头、第二叶背部和第三叶盆部；

步骤D，根据步骤B的所述柱状结构的尺寸数值选择圆柱形棒料，加热后进行镦头，镦头后吹砂；

步骤E，将完成步骤D的坯料加热后，在精压机上利用步骤C制成的所述预锻模具进行预锻，获得所述预锻毛坯件，将所述预锻毛坯件切边后进行吹砂清理；

步骤F，将步骤E的所述预锻毛坯件加热，在精压机上利用步骤A制成的所述精压模具终锻成型，获得所述终锻毛坯件，进行切边、固溶并吹砂，然后在冷态下在精压机上利用所述精压模具进行校正，校正后进行时效，再进一步进行机加加工，即可获得所述铍青铜叶片。

优选地，在步骤D中，所述圆柱形棒料的直径比步骤B的所述柱状结构的平均直径大10％-30％。

优选地，在步骤C中，第二叶背部和第三叶盆部之间的截面面积比步骤B的所述柱状结构的对应位置的截面面积大10％-20％。

优选地，在步骤C中，所述预锻毛坯件的所述第二叶背部设置有一个凸起部，所述凸起部从所述第三榫头一侧沿所述轴线Z1延伸，所述凸起部的长度d1小于等于所述第二叶背部的长度d2的1/3，所述凸起部的宽度w1小于等于所述第二叶背部的宽度w2的4/5，所述凸起部的厚度为所述第二气流道的最大深度的2/5-3/5

本发明所提供的用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，以保障气流道底面的尺寸、精度为基础进行锻件/模具设计以及实施锻造，通过精锻工艺在锻造过程直接制成精度和表面粗糙度获得保障的气流道底面，从而在后继机加过程不再需要对气流道进行加工，大大降低了后继机加生产的难度，提升了产品合格率，且大大降低了生产过程中原材料的损耗。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1为一种铍青铜叶片的结构示意图；

图2为图1中A-A剖面结构示意图；

图3为现有锻造方法的锻件的结构示意图；

图4为根据本发明的一个具体实施例的一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法的终锻毛坯件的结构示意图；

图5为用于制造图4的终锻毛坯件的预锻毛坯件的结构示意图；

图6为图5的B-B剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

为了解决背景技术所提及的问题，本发明提出了一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法。其通过在锻造过程中，直接锻造出符合尺寸、精度和表面粗糙度要求的气流道，从而避免了现有技术中需要通过机械加工的方法来制造气流道而带来的问题。

具体来说，图1为一种铍青铜叶片的结构示意图；图2为图1中A-A剖面结构示意图；图4为根据本发明的一个具体实施例的一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法的终锻毛坯件的结构示意图，图5为用于制造图4的终锻毛坯件的预锻毛坯件的结构示意图，图6为图5的B-B剖面结构示意图，参见图1-2、4-6所示，本发明提供了一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，所述铍青铜叶片1的叶片主体10包括叶盆部11、叶背部12、叶根部13和叶尖部14，所述叶根部13连接有第一榫头15，所述叶尖部14连接有第二榫头16，所述叶盆部11设置有凹陷的气流道100；其包括如下步骤：

步骤A，在计算机上，输入所述铍青铜叶片1的尺寸数据，保持所述气流道100的底面的数据不变，将所述铍青铜叶片1的轮廓尺寸的数值增加用于加工损耗的余量，计算获得终锻毛坯件4的尺寸数据并制备精压模具，所述终锻毛坯件4的第二叶片主体40包括第二叶盆部41、第二叶背部42、第二叶根部43和第二叶尖部44，所述第二叶根部43连接有第三榫头45，所述第二叶尖部44连接有第四榫头46，所述第二叶盆部41设置有凹陷的第二气流道400；

由于在锻造结束时，需要完成所述气流道100的底面成型，且需要给后继其他型面的机加保留一定的余量，因此，需要先在计算机上以所述铍青铜叶片1的尺寸数据为基础进行终锻毛坯件4设计，以所述第一榫头15和所述第二榫头16的中轴线Z为基准，除保持所述气流道100的底面的数据不变，可将所述铍青铜叶片1的轮廓尺寸的数值增加0.5-2mm的余量后获得终锻毛坯件4的尺寸数据，具体来说，可以是在所述叶盆部11和所述叶背部12的型面法向增加余量0.5mm来获得对应的所述第二叶盆部41和所述第二叶背部42的尺寸，所述第一榫头15和所述第二榫头16的径向方向增加余量1.5-2mm来获得对应的所述第三榫头45和所述第四榫头46的尺寸，所述气流道100的底面的数据不变，也就是说，所述第二气流道400的底面的尺寸与所述气流道100的底面的尺寸一致。

根据计算获得的所述终锻毛坯件4的尺寸，即可进一步设计制作精压模具，当然，在所述精压模具设计制造过程中，出于工艺需要，可对所述第二气流道400的底面的边缘端到所述第二叶盆部41的高度，根据需要选择合适的出模斜度(例如可以是2-4度的斜面)、过渡圆角(例如可以是半径为2-5mm的过渡圆角)。

步骤B，在计算机上，以所述第三榫头45的轴线Z1为基准，计算获得所述终锻毛坯件4在垂直于轴线Z1方向上的截面面积，并根据所获得的截面面积数据获得一个用于参照的柱状结构；

在步骤A获得的所述终锻毛坯件4的尺寸数据的基础上，可进一步计算获得所述终锻毛坯件4在垂直于轴线Z1方向上的截面面积，每个截面面积均可获得一个圆形，通过计算机把这些连续的圆形连接起来，就可获得一个柱状结构，所述柱状结构可便于统计所述终锻毛坯件4所需要的铍青铜材料质量且可有利于后继进行预锻毛坯件3的设计以及棒料选择。

步骤C，在计算机上，以步骤A获得的所述第二叶背部42、第三榫头45、第四榫头46和轴线Z1为基准，根据步骤B所获得的所述柱状结构，计算获得预锻毛坯件3的尺寸数据并制备预锻模具，所述预锻毛坯件3包括第三榫头45、第四榫头46、第二叶背部42和第三叶盆部31；

图3为现有锻造方法的锻件的结构示意图，参见图3、5所示，所述预锻毛坯件3的结构与现有锻造方法的所述锻件2的结构类似，所述预锻毛坯件3主要用于生成除去所述第二气流道400的其他主要型面，但所述预锻毛坯件3又与现有锻造方法的所述锻件2有着不同，

具体来说，由于现有锻造方法的所述锻件2需要后继机加来完成所述流道100，因此其需要生成对应所述叶盆部11、所述叶背部12、所述第一榫头15以及所述第二榫头16的主要型面，而由于本发明将把所述第二气流道400的底面锻造成型，因此所述预锻毛坯件3不需要保有所述锻件2那样的材料余量，只需要保障对应所述叶背部12、所述第一榫头15以及所述第二榫头16的型面即可，即尺寸上只需要保障所述第二叶背部42、所述第三榫头45以及所述第四榫头46，所述第三叶盆部31在后继终锻过程中会有相互的材料位移成型，因此所述第三叶盆部31的型面只需要能够与所述第二叶盆部41的型面保持相似的曲线分布即可，例如所述第三叶盆部31与所述第二叶背部42之间的厚度可以只有所述第二叶盆部41与所述第二叶背部42之间的厚度1/2。具体的所述第三叶盆部31的型面的数据可以根据对应同一位置的所述柱状结构的截面面积数据计算获得。

也就是说，根据步骤B所获得的所述柱状结构，可以获得所述预锻毛坯件3在垂直于轴线Z1方向上的截面面积的分布，然后再以步骤A获得的所述第二叶背部42、第三榫头45、第四榫头46和轴线Z1为基准，即可计算获得所述第三叶盆部31的型面的数据，从而可获得预锻毛坯件3的尺寸数据。然后即可进一步设计制作预锻模具。

考虑到需要给后继终锻预留一定的余量，在计算获得所述第三叶盆部31的型面的数据的过程中，可使得所述第二叶背部42和所述第三叶盆部31之间的截面面积比步骤B的所述柱状结构的对应位置的截面面积大10％-20％。这样就可为终锻预留足够的余量。

步骤D，根据步骤B的所述柱状结构的尺寸数值选择圆柱形棒料，加热后进行镦头，镦头后吹砂；

在完成所述预锻模具和所述精压模具的制备后，即可开始进行锻造。

首先，可根据步骤B的所述柱状结构的尺寸数值选择圆柱形棒料，这样可保持较高的材料利用率，降低生产过程中材料的损耗，例如，所述圆柱形棒料的直径可以选择比步骤B的所述柱状结构的平均直径大10％-30％。这样即可保障具有足够锻造余量，又不会过于浪费。

由于现有锻造方法的所述锻件2与所述终锻毛坯件4中对应所述第一榫头15以及所述第二榫头16的结构是相同的，因此，可在现有的墩头模具上调整尺寸来对所述圆柱形棒料进行墩头，即所述圆柱形棒料可以在箱式电炉内加热后在摩擦压力机上利用镦头模进行墩头，镦头后吹砂以便后继进行操作。镦粗的一端用于成型所述第一榫头15。

步骤E，将完成步骤D的坯料加热后，在精压机上利用步骤C制成的所述预锻模具进行预锻，获得所述预锻毛坯件3，将所述预锻毛坯件3切边后进行吹砂清理；

将步骤D中完成镦头后的坯料在箱式电炉中加热后，在精压机上利用步骤C制成的预锻模预锻，获得所述预锻毛坯件3，将所述预锻毛坯件3切边后进行吹砂清理。

步骤F，将步骤E的所述预锻毛坯件3加热，在精压机上利用步骤A制成的所述精压模具终锻成型，获得所述终锻毛坯件4，进行切边、固溶并吹砂，然后在冷态(即冷却至常温后)下在精压机上利用所述精压模具进行校正，校正后进行时效，再进一步进行机加加工，即可获得所述铍青铜叶片1。

在一个优选实施例中，在步骤C中，所述预锻毛坯件3的所述第二叶背部42设置有一个凸起部300，所述凸起部300从所述第三榫头45一侧沿所述轴线Z1延伸，所述凸起部300的长度d1小于等于所述第二叶背部42的长度d2的1/3，所述凸起部300的宽度w1小于等于所述第二叶背部42的宽度w2的4/5，所述凸起部300的厚度为所述第二气流道400的最大深度的2/5-3/5。这样可确保为终锻预留足够的余量。

本发明所提供的用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，以保障气流道底面的尺寸、精度为基础进行锻件/模具设计以及实施锻造，通过精锻工艺在锻造过程直接制成精度和表面粗糙度获得保障的气流道底面，从而在后继机加过程不再需要对气流道进行加工，大大降低了后继机加生产的难度，提升了产品合格率，且大大降低了生产过程中原材料的损耗。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于发动机的铍青铜叶片锻造方法，所述铍青铜叶片(1)的叶片主体(10)包括叶盆部(11)、叶背部(12)、叶根部(13)和叶尖部(14)，所述叶根部(13)连接有第一榫头(15)，所述叶尖部(14)连接有第二榫头(16)，所述叶盆部(11)设置有凹陷的气流道(100)；其包括如下步骤：

步骤A，在计算机上，输入所述铍青铜叶片(1)的尺寸数据，保持所述气流道(100)的底面的数据不变，将所述铍青铜叶片(1)的轮廓尺寸的数值增加用于加工损耗的余量，计算获得终锻毛坯件(4)的尺寸数据并制备精压模具，所述终锻毛坯件(4)的第二叶片主体(40)包括第二叶盆部(41)、第二叶背部(42)、第二叶根部(43)和第二叶尖部(44)，所述第二叶根部(43)连接有第三榫头(45)，所述第二叶尖部(44)连接有第四榫头(46)，所述第二叶盆部(41)设置有凹陷的第二气流道(400)；

步骤B，在计算机上，以所述第三榫头(45)的轴线Z1为基准，计算获得所述终锻毛坯件(4)在垂直于轴线Z1方向上的截面面积，并根据所获得的截面面积数据获得一个用于参照的柱状结构；

步骤C，在计算机上，以步骤A获得的所述第二叶背部(42)、第三榫头(45)、第四榫头(46)和轴线Z1为基准，根据步骤B所获得的所述柱状结构，计算获得预锻毛坯件(3)的尺寸数据并制备预锻模具，所述预锻毛坯件(3)包括第三榫头(45)、第四榫头(46)、第二叶背部(42)和第三叶盆部(31)；

步骤D，根据步骤B的所述柱状结构的尺寸数值选择圆柱形棒料，加热后进行镦头，镦头后吹砂；

步骤E，将完成步骤D的坯料加热后，在精压机上利用步骤C制成的所述预锻模具进行预锻，获得所述预锻毛坯件(3)，将所述预锻毛坯件(3)切边后进行吹砂清理；

步骤F，将步骤E的所述预锻毛坯件(3)加热，在精压机上利用步骤A制成的所述精压模具终锻成型，获得所述终锻毛坯件(4)，进行切边、固溶并吹砂，然后在冷态下在精压机上利用所述精压模具进行校正，校正后进行时效，再进一步进行机加工，即可获得所述铍青铜叶片(1)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤D中，所述圆柱形棒料的直径比步骤B的所述柱状结构的平均直径大10％-30％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，第二叶背部(42)和第三叶盆部(31)之间的截面面积比步骤B的所述柱状结构的对应位置的截面面积大10％-20％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，所述预锻毛坯件(3)的所述第二叶背部(42)设置有一个凸起部(300)，所述凸起部(300)从所述第三榫头(45)一侧沿所述轴线Z1延伸，所述凸起部(300)的长度d1小于等于所述第二叶背部(42)的长度d2的1/3，所述凸起部(300)的宽度w1小于等于所述第二叶背部(42)的宽度w2的4/5，所述凸起部(300)的厚度为所述第二气流道(400)的最大深度的2/5-3/5。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，在所述叶盆部(11)和所述叶背部(12)的型面法向增加余量0.5mm。

6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述第一榫头(15)和所述第二榫头(16)的径向方向增加余量1.5-2mm。

7.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述精压模具设置有2-4度的出模斜度和半径为2-5mm的过渡圆角。