CN105728633A - 一种大直径直升机旋翼轴的锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大直径直升机旋翼轴的锻造方法，为了避免棒材直径在Ф300mm以上钢制直升机旋翼轴锻件，锻造过程易产生的分料不均和横向锻造裂纹，特提出一种采用机加分料凹槽、制作两块分料工装和纵轴向锻打并控制进给量的锻造方法。上述的锻造方法避免了直径在Ф300mm以上的钢制直升机旋翼轴锻件因锻造过程分料不准确而导致的尺寸缺肉；避免了采用径向拔长锻造方式而容易产生锻件两端头产生外部和内部横向裂纹的隐患，确保了外形尺寸，提高了生产效率和锻件综合性能，能够生产出综合性能较优的钢制直升机旋翼轴。

Description

一种大直径直升机旋翼轴的锻造方法

技术领域：

本发明属于结构钢锻造技术领域，涉及一种直升机旋翼轴的锻造方法。

背景技术

棒材选用在直径Ф300mm以上的钢制直升机旋翼轴锻件，选材一般为对缺口、应力腐蚀较为敏感的结构钢，传统的锻造方法是棒材加热出炉后，从中部分料后(采用板尺测量)径向自由锻造拔长一端(截面较大一端)，完全拔长至锻件最终要求尺寸后，再从中部分料(采用板尺测量)拔长另一端(截面较小一端)，同样采用径向拔长方式拔长至锻件最终要求尺寸；但上述方法存在以下问题：首先：棒材加热后温度为上千摄氏度，工人采用板尺定位方法分料不理想，容易产生误判，导致锻件中部尺寸缺肉；其二：从中部向两端的锻造方式，会导致锻件两端头温度散失，极易产生低温锻造产生的锻造裂纹；其三：采用径向锻造方法，容易在两端头产生较大拉应力，当应力超过材料强度极限时，便形成横向裂纹，探伤表现为长条形缺陷、多峰、面状、断续状缺陷显示。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：避免棒材直径在Ф300mm以上钢制直升机旋翼轴锻件，锻造过程易产生的分料不均和横向锻造裂纹。

本发明的技术方案是：为了避免棒材直径在Ф300mm以上钢制直升机旋翼轴锻件，锻造过程易产生的分料不均和横向锻造裂纹，特提出一种采用机加分料凹槽、制作两块分料工装和纵轴向锻打并控制进给量的锻造方法：首先在棒材中部进行机加两条分料凹槽，分料凹槽尺寸要便于工人肉眼识别和自由锻锤分料；制作两块分料简易工装(工装分手持和工作部分，两工装闭合时，上下为平面，接触锻锤，与坯料接触部分为半圆，与坯料规格相近)，便于工人操作时锻打准确；将钢棒加热后，简易分料工装预热；将棒材取出后，工人手持分料工装沿一条分料凹槽处分料；采用卡尺测量分料部位直径，满足后续锻造尺寸后撤离工装。具体锻造步骤如下所示：

步骤1、棒材中部机加两条分料凹槽，分料凹槽之间的宽度为符合结构尺寸，便于工人肉眼识别和自由锻锤分料，分料后，加热棒材至900至1150度；

步骤2、锻打棒材的一端：

步骤2.1、从棒材中部分料处开始，沿纵轴向锻打至棒材的一端端头，操作时棒材的送进长度与锻件厚度之比小于0.4，锻打至棒材端头；

步骤2.2、90度翻转棒材，按照步骤2.1所述过程锻打棒材至端头；

步骤2.3、45度翻转棒材，按照步骤2.1所述过程锻打棒材至端头；

步骤2.4、45度翻转棒材，按照步骤2.1所述过程锻打棒材至端头直至将棒材的截面锻打成八方形；

上述步骤2.1至2.4过程中需要采用监控仪监测棒材温度，当棒材温度低于终锻温度时停锻，将棒材回炉加热至900至1150度后继续进行锻打，直至完成步骤2.4；

步骤3、棒材整形：将步骤2中制成的八方形棒材整形为圆形；

步骤4、锻打棒材的另一端：采用步骤2和步骤3所述的过程锻打棒材另一端，完成锻造。

所述分料工装可采用模具钢，优先选用Cr-Ni-Mo系模具钢，优选5CrNiMo模具钢。

所述的分料工装预热温度为200℃～250℃。

本发明的有益效果是：通过制作分料工装、机加棒材分料分料凹槽，可实现自由锻造时快速定位分料位置，并轻松实现分料，有效避免了工人操作时寻找分料位置而引起的坯料温度损失和分料不准确引起的锻件缺肉；通过改变径向拔长过程为纵轴向拔长过程，并控制进给量，有效避免常规径向锻造棒料两端头温度偏低而引起的热塑性差，锻打时产生较大拉应力，易产生内部和表面横向裂纹的问题；上述的锻造方法避免了直径在Ф300mm以上的钢制直升机旋翼轴锻件因锻造过程分料不准确而导致的尺寸缺肉；避免了采用径向拔长锻造方式而容易产生锻件两端头产生外部和内部横向裂纹的隐患，确保了外形尺寸，提高了生产效率和锻件综合性能，能够生产出综合性能较优的钢制直升机旋翼轴。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的详细说明：

某型号直升机旋翼轴采用35NCD钢，锻件长度为1600mm以上，最大截面直径约为Φ350mm，位于锻件中部，宽度为70mm左右；第二大截面直径约为Φ240mm，第三大截面紧挨第二大截面，截面直径约为220mm，第四截面位于另一侧，截面直径约为Φ195mm。

据此采用本发明的分料工装、棒材机加分料分料凹槽、纵轴向拔长锻造方法：

首先由5CrNiMo模具钢制备一套分料工装，上下工装均为手持部分与工作部分焊接而成：手持部分采用约Φ30mm粗钢筋，长度大于500mm；工作部分长约400mm，宽约150mm，高度约120mm，两块工装工作部分制作为半“工”字形，与棒材接触部位机加为半月形，直径约为Φ380mm，与锤砧接触部分为平面；棒材中部机加两分料凹槽，两分料凹槽之间宽度为80mm，分料凹槽宽10mm左右，深20mm左右；将钢棒加热至1100～1140℃，简易分料工装预热至250℃；棒材热透后取出，两工人人手一块分料工装对准一条分料凹槽部位，对准后自由锻打；采用卡尺测量锻打部位直径满足Φ240mm后撤离工装；直接沿纵轴向锻打至端头，操作时送进长度与锻件厚度之比约<0.4，翻转后按同样方式进行，直至一端锻打为八方，然后整形至Φ240mm；采用板尺测量第二大截面宽至150mm，分料纵轴向锻打第三大截面(与前述方法相同)，锻打至八方，然后整形至图纸要求尺寸(采用监控仪测温，坯料温度低于终锻温度停锻，可热料回炉后继续锻造至八方形后整圆)；翻转坯料至另一端，采用上述方法分料和锻打至图纸要求尺寸后停锻。

采用本发明的锻造方法制备直升机旋翼轴钢锻件，各部位经探伤检查，未见单个、多个、长条形缺陷，杂波能够达到-12dB以下，满足了某型号直升机旋翼轴锻件对探伤显示的要求，通过各部位力学性能检查，能够满足锻件力学性能和疲劳寿命的要求。

Claims (1)

1.一种大直径直升机旋翼轴的锻造方法，包括以下步骤：

步骤1、棒材中部机加两条分料凹槽，分料凹槽之间的宽度为符合结构尺寸，便于工人肉眼识别和自由锻锤分料，分料后，加热棒材至900至1150度；

步骤2、锻打棒材的一端：

步骤2.1、从棒材中部分料处开始，沿纵轴向锻打至棒材的一端端头，操作时棒材的送进长度与锻件厚度之比小于0.4，锻打至棒材端头；

步骤2.2、90度翻转棒材，按照步骤2.1所述过程锻打棒材至端头；

步骤2.3、45度翻转棒材，按照步骤2.1所述过程锻打棒材至端头；

步骤2.4、45度翻转棒材，按照步骤2.1所述过程锻打棒材至端头直至将棒材的截面锻打成八方形；

上述步骤2.1至2.4过程中需要采用监控仪监测棒材温度，当棒材温度低于终锻温度时停锻，将棒材回炉加热至900至1150度后继续进行锻打，直至完成步骤2.4；

步骤3、棒材整形：将步骤2中制成的八方形棒材整形为圆形；

步骤4、锻打棒材的另一端：采用步骤2和步骤3所述的过程锻打棒材另一端，完成锻造。