CN105642727A - 一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，包括模具(1)和工艺方法。本发明采用在模具的左冲杆和右冲杆的端头设置聚氨酯弹性体，并采用填充石蜡挤压胀型工艺方法的技术方案，克服了现有技术存在品质差、废品率高、成本高、易发生疲劳断裂隐患的问题与不足，使钛合金密封环的生产，达到了提高质量、减少废品、降低成本、消除疲劳断裂隐患的目的。

Description

一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法
技术领域
本发明涉及一种金属密封环的成型方法，具体是指用于成型航空航天发动机中的异形中空、薄壁均厚的钛合金密封环的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法。
背景技术
用于航空航天发动机的金属密封环，不仅需要高精度、壁厚均匀，还需适应高温、高压、高速的工况，同时必须具备良好的振动追随性和耐疲劳能力，因此，航空航天发动机选用钛合金质的密封环；钛合金密封环的成型，现有技术采用璇压成型、低熔点合金挤压胀型或油压胀型等工艺方法，其中，璇压成型的制品，钛合金材料组织会受损伤，易发生疲劳断裂事故；低熔点合金挤压胀型制品的壁厚均匀性差，不符合航空航天发动机的要求；油压胀型制品的形位精度差，废品率高，致使成本居高，因此，现有技术存在品质差、废品率高、成本高、易发生疲劳断裂隐患的问题与不足。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用在模具1的左冲杆13和右冲杆14的端头设置聚氨酯弹性体15，采用填充石蜡挤压胀型工艺的技术方案，提供一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，旨在使钛合金密封环的生产，达到提高质量、减少废品、降低成本、消除疲劳断裂隐患的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，包括模具1和工艺方法，其中：所述的模具1包括上模11、下模12、左冲杆13和右冲杆14，所述上模11为下面设有上型腔111的钢质构件，所述上型腔111为成型制品4上半部形面的半爿腔状模型，上型腔111的左右两侧设有左右方向、半圆形的通槽称为上滑道112；
所述下模12为上面设有下型腔121的钢质构件，所述下型腔121为成型制品4下半部的半爿腔状模型，下型腔121的左右两侧设有左右方向、半圆形的通槽称为下滑道122；所述制品4为钛合金密封环；
所述左冲杆13和右冲杆14为圆柱形的钢质构件，所述左冲杆13的右端面设有圆柱形的聚氨酯弹性体15，所述右冲杆14的左端面亦设有圆柱形的聚氨酯弹性体15，所述聚氨酯弹性体15的邵氏硬度为90°～95°；
合模状态，上模11位于下模12的上面，所述上型腔111与下型腔121、所述上滑道112与下滑道122上下对应合符，上型腔111与下型腔121合符形成完整的模腔，上滑道112与下滑道122合符形成用于引导所述左冲杆13和右冲杆14滑动的圆形的滑道，左冲杆13滑动位于所述模腔左方的滑道内，右冲杆14滑动位于所述模腔右方的滑道内；
所述的工艺方法为填充石蜡挤压胀型，
材料：钛合金管3，石蜡2；
钛合金管3规格：外径，φ12mm；壁厚，δ0.2mm；长度，0.75×制品的最大外径mm；
石蜡2为工业级；
所述模具1的温度为室温；
步骤一，在钛合金管3的内腔中密实填满石蜡2，获得填蜡管5；
步骤二，将所述填蜡管5置于所述下型腔121的中心位置，上模11向下与下模12合模；
步骤三，所述左冲杆13和右冲杆14同步相向移动挤压填蜡管5，挤压速率4mm/秒，挤压压力20MPa；当挤压压力陡升至大于22MPa时，左冲杆13和右冲杆14同步停止，之后保压定形，左冲杆13和右冲杆14保持相向挤压压力20MPa，保压定形用时30～50秒；此时，所述填蜡管5被左冲杆13和右冲杆14经石蜡2挤压胀型为带蜡品6；所述左冲杆13和右冲杆14同步相向移动的同步速率偏差为±0.05mm/秒，左冲杆13和右冲杆14同步停止的时间偏差为±0.1秒；
步骤四，所述左冲杆13和右冲杆14同步反向移动复位，之后，上模11向上开模，之后，将带蜡品6取出经加热脱蜡获得制品4。
工作原理及有益效果
本发明，利用石蜡的不被压缩性，利用石蜡在压力下流动性优于低熔点合金的特性，确保了制品4的壁厚均匀；利用石蜡在压力胀型过程中的半固半流体的特性，确保了制品4的形位精度；聚氨酯弹性体15的作用为，封堵填蜡管5的两端，在胀型过程中，避免钢质的左冲杆13和右冲杆14的端头对填蜡管5产生损伤，并辅助填蜡管5的两端在填蜡管5向带蜡品6形变的过程中保持对称，防止带蜡品6的两端产生形位偏差。
上述，本发明采用在模具1的左冲杆13和右冲杆14的端头设置聚氨酯弹性体15，并采用填充石蜡挤压胀型工艺方法的技术方案，克服了现有技术存在品质差、废品率高、成本高、易发生疲劳断裂隐患的问题与不足，所提供的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，使钛合金密封环的生产，达到了提高质量、减少废品、降低成本、消除疲劳断裂隐患的目的。
附图说明
图1是本发明的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法的模具1的主视剖视结构示意图；
图2是本发明的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，工作在步骤二，将所述填蜡管5置于所述下型腔121的中心位置时态的原理示意图；
图3是本发明的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，工作在步骤二，上模11向下与下模12合模时态的原理示意图；
图4是本发明的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，工作在步骤三，填蜡管5被左冲杆13和右冲杆14经石蜡2挤压胀型为带蜡品6时态的原理示意图；
图5是本发明的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，工作在步骤四，左冲杆13和右冲杆14复位，上模11开模，取出带蜡品6时态的原理示意图；
图6是一种填蜡管5的主视剖视示意图；
图6.1是一种带蜡品6的主视剖视示意图；
图7是一种制品4的主视剖视示意图；
图8是图7的轴测示意图。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。
图中：模具1、上模11、上型腔111、上滑道112、下模12、下型腔121、下滑道122、左冲杆13、右冲杆14、聚氨酯弹性体15、石蜡2、钛合金管3、制品4、填蜡管5、带蜡品6。
具体实施方式
参阅图1～图8，本发明的一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，包括模具1和工艺方法，其中：所述的模具1包括上模11、下模12、左冲杆13和右冲杆14，所述上模11为下面设有上型腔111的钢质构件，所述上型腔111为成型制品4上半部形面的半爿腔状模型，上型腔111的左右两侧设有左右方向、半圆形的通槽称为上滑道112；
所述下模12为上面设有下型腔121的钢质构件，所述下型腔121为成型制品4下半部的半爿腔状模型，下型腔121的左右两侧设有左右方向、半圆形的通槽称为下滑道122；所述制品4为钛合金密封环；
所述左冲杆13和右冲杆14为圆柱形的钢质构件，所述左冲杆13的右端面设有圆柱形的聚氨酯弹性体15，所述右冲杆14的左端面亦设有圆柱形的聚氨酯弹性体15，所述聚氨酯弹性体15的邵氏硬度为90°～95°；
合模状态，上模11位于下模12的上面，所述上型腔111与下型腔121、所述上滑道112与下滑道122上下对应合符，上型腔111与下型腔121合符形成完整的模腔，上滑道112与下滑道122合符形成用于引导所述左冲杆13和右冲杆14滑动的圆形的滑道，左冲杆13滑动位于所述模腔左方的滑道内，右冲杆14滑动位于所述模腔右方的滑道内。
所述的工艺方法为填充石蜡挤压胀型，
设备：油压机、油缸、油压同步器；
环境：室温；
所述模具1的上模11与油压机的活动梁固定连接，所述模具1的下模12与油压机的工作台固定连接，所述左冲杆13和右冲杆14分别与左右两个油缸的活塞杆连接，左右两个油缸与油压同步器连接并受控；
所述模具1的温度控制在室温的±10℃范围内；
材料：钛合金管3，石蜡2；
钛合金管3规格：外径，φ12mm；壁厚，δ0.2mm；长度，0.75×制品的最大外径mm；
石蜡2为工业级；
制作
步骤一，在钛合金管3的内腔中密实填满石蜡2，获得填蜡管5；
步骤二，将所述填蜡管5置于所述下型腔121的中心位置，上模11向下与下模12合模；
步骤三，所述左冲杆13和右冲杆14同步相向移动挤压填蜡管5，挤压速率4mm/秒，挤压压力20MPa；当挤压压力陡升至大于22MPa时，左冲杆13和右冲杆14同步停止，之后保压定形，左冲杆13和右冲杆14保持相向挤压压力20MPa，保压定形用时30～50秒；此时，所述填蜡管5被左冲杆13和右冲杆14经石蜡2挤压胀型为带蜡品6；所述左冲杆13和右冲杆14同步相向移动的同步速率偏差为±0.05mm/秒，左冲杆13和右冲杆14同步停止的时间偏差为±0.1秒；
步骤四，所述左冲杆13和右冲杆14同步反向移动复位，之后，上模11向上开模，之后，将带蜡品6取出经加热脱蜡获得制品4。
检测
制品4经尺寸偏差、形位偏差、壁厚均匀偏差和X光探伤仪探伤检测，均符合航空航天发动机厂商客户的要求。

Claims (1)

1.一种中空薄壁均厚钛合金密封环的成型方法，包括模具(1)和工艺方法，其特征在于：所述的模具(1)包括上模(11)、下模(12)、左冲杆(13)和右冲杆(14)，所述上模(11)为下面设有上型腔(111)的钢质构件，所述上型腔(111)为成型制品(4)上半部形面的半爿腔状模型，上型腔(111)的左右两侧设有左右方向、半圆形的通槽称为上滑道(112)；
所述下模(12)为上面设有下型腔(121)的钢质构件，所述下型腔(121)为成型制品(4)下半部的半爿腔状模型，下型腔(121)的左右两侧设有左右方向、半圆形的通槽称为下滑道(122)；所述制品(4)为钛合金密封环；
所述左冲杆(13)和右冲杆(14)为圆柱形的钢质构件，所述左冲杆(13)的右端面设有圆柱形的聚氨酯弹性体(15)，所述右冲杆(14)的左端面亦设有圆柱形的聚氨酯弹性体(15)，所述聚氨酯弹性体(15)的邵氏硬度为90°～95°；
合模状态，上模(11)位于下模(12)的上面，所述上型腔(111)与下型腔(121)、所述上滑道(112)与下滑道(122)上下对应合符，上型腔(111)与下型腔(121)合符形成完整的模腔，上滑道(112)与下滑道(122)合符形成用于引导所述左冲杆(13)和右冲杆(14)滑动的圆形的滑道，左冲杆(13)滑动位于所述模腔左方的滑道内，右冲杆(14)滑动位于所述模腔右方的滑道内；
所述的工艺方法为填充石蜡挤压胀型，
材料：钛合金管(3)，石蜡(2)；
钛合金管(3)规格：外径，φ12mm；壁厚，δ0.2mm；长度，0.75×制品的最大外径mm；
石蜡(2)为工业级；
所述模具(1)的温度为室温；
步骤一，在钛合金管(3)的内腔中密实填满石蜡(2)，获得填蜡管(5)；
步骤二，将所述填蜡管(5)置于所述下型腔(121)的中心位置，上模(11)向下与下模(12)合模；
步骤三，所述左冲杆(13)和右冲杆(14)同步相向移动挤压填蜡管(5)，挤压速率4mm/秒，挤压压力20MPa；当挤压压力陡升至大于22MPa时，左冲杆(13)和右冲杆(14)同步停止，之后保压定形，左冲杆(13)和右冲杆(14)保持相向挤压压力20MPa，保压定形用时30～50秒；此时，所述填蜡管(5)被左冲杆(13)和右冲杆(14)经石蜡(2)挤压胀型为带蜡品(6)；所述左冲杆(13)和右冲杆(14)同步相向移动的同步速率偏差为±0.05mm/秒，左冲杆(13)和右冲杆(14)同步停止的时间偏差为±0.1秒；
步骤四，所述左冲杆(13)和右冲杆(14)同步反向移动复位，之后，上模(11)向上开模，之后，将带蜡品(6)取出经加热脱蜡获得制品(4)。
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