CN106507725B - 一种高温合金叶片精密成形的方法 - Google Patents
一种高温合金叶片精密成形的方法Info
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Abstract
本发明属于高温合金叶片精密锻造成形技术领域，涉及一种高温合金叶片精密成形的方法。本发明采用挤杆、镦头的方法，确定了半精锻成形工艺路线，确定了最佳锻造工艺参数，通过不同温度下变形试验，优化了变形加热温度为1130℃，锻件的综合性能更为理想，高倍组织呈等轴晶，说明再结晶比较充分。本发明采用半精锻毛坯+冷精轧叶身的制造技术，实现叶身无切削加工；本发明与精锻技术相比，不仅节约了大型的精锻设备、密工装和繁杂控制技术，而且无需化铣，避免了环境污染。叶片叶身金属流线方向合理，提高了叶片的力学性能和使用性能。通过了σ-1应力2×107次循环振动疲劳考核和发动机累计1200h的三次长期试车考核。
Description
技术领域
本发明属于高温合金叶片精密锻造成形技术领域，涉及一种高温合金叶片精密成形的方法。
背景技术
航空发动机压气机叶片的特点是大缘板、叶身型面薄、前后缘厚度小，叶片材料的合金化程度高，加之叶片配套加工的后续工序是冷辊轧工艺，对锻件的加工余量、尺寸精度和表面质量要求均很高，这些因素都增大了叶片锻造成形的难度，所以叶片锻造成形需采用新工艺才能满足叶片成形的需要。根据所掌握的资料，国外在某发动机上已应用了精密冷辊轧的高压压气机叶片，但其毛料成形方式我们无从知晓，而且整个工艺路线属机密技术。由于带榫头叶片的结构、辊轧工艺和高温合金的特点，存在叶片榫头、过渡区和叶身型面三部分组织均匀性和晶粒粗大的控制关键技术，该技术在国外也未突破。
发明内容
本发明的目的是提出一种叶片榫头、过渡区和叶身型面三部分组织均匀的高温合金叶片精密成形的方法。本发明的技术解决方案是，高温合金叶片精密成形分为高压压气机工作叶片成型和整流叶片成型，其中，高压压气机工作叶片的成型步骤是，
1)将坯料加热1000℃-1150℃，挤杆，变形量：20％-60％，清理；
2)、将挤杆后的坯料加热1000℃-1150℃，镦头，变形量：20％-60％，清理；
3)将镦头后的坯料加热900℃-1200℃，进行预锻，变形量：20％-60％，清理；
4)将预锻后的坯料加热900℃-1200℃，进行终锻，变形量：20％-60％，清理；
5)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃-1100℃；
整流叶片的成型步骤是，
1)将坯料加热1000℃-1150℃，挤杆，变形量：20％-60％，清理；
2)、将挤杆后的坯料加热900℃-1200℃，进行预锻，变形量：20％-60％，清理；
3)将预锻后的坯料加热900℃-1200℃，进行终锻，变形量：20％-60％，清理；
4)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃-1100℃。
所述的挤杆和镦头加热温度为1050℃。
所述的预锻和终锻加热温度为1130℃。
本发明具有的优点和有益效果，本发明采用挤杆、镦头的方法，确定了半精锻成形工艺路线，确定了最佳锻造工艺参数，通过不同温度下变形试验，优化了变形加热温度为1130℃，锻件的综合性能更为理想，高倍组织呈等轴晶，说明再结晶比较充分。通过对叶片锻造成形的变形温度、变形量的控制，以及与其相匹配的热处理工艺方案解决叶片组织、性能的最佳化和组织均匀性问题。
本发明采用半精锻毛坯+冷精轧叶身的制造技术，实现叶身无切削加工；本发明与精锻技术相比，不仅节约了大型的精锻设备、密工装和繁杂控制技术，而且无需化铣，避免了环境污染。叶片叶身金属流线方向合理，提高了叶片的力学性能和使用性能。通过了σ-1应力2×107次循环振动疲劳考核和发动机累计1200h的三次长期试车考核。本发明可以实现对长度只有38mm，叶型薄，Cmax值仅为0.6mm-1.5mm，而边缘厚度只有0.2mm-0.4mm的叶片进行精密成形。
具体实施方式
高温合金叶片精密成形分为高压压气机工作叶片成型和整流叶片成型，其中，
(1)高压压气机工作叶片的成型步骤是，
1)将坯料加热1000℃-1150℃，挤杆，变形量：20％-60％，清理；
2)、将挤杆后的坯料加热1000℃-1150℃，镦头，变形量：20％-60％，清理；
3)将镦头后的坯料加热900℃-1200℃，进行预锻，变形量：20％-60％，清理；
4)将预锻后的坯料加热900℃-1200℃，进行终锻，变形量：20％-60％，清理；5)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃-1100℃：
(2)整流叶片的成型步骤是，
1)将坯料加热1000℃-1150℃，挤杆，变形量：20％-60％，清理；
2)、将挤杆后的坯料加热900℃-1200℃，进行预锻，变形量：20％-60％，清理；
3)将预锻后的坯料加热900℃-1200℃，进行终锻，变形量：20％-60％，清理；
4)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃-1100℃。
所述的挤杆和镦头加热温度为1050℃。
所述的预锻和终锻加热温度为1130℃。
实施例一
高压压气机工作叶片
高压压气机工作叶片的成型步骤是，1)将坯料加热1000℃，挤杆，变形量：60％，清理；2)、将挤杆后的坯料加热1150℃，镦头，变形量：20％，清理；3)将镦头后的坯料加热900℃，进行预锻，变形量：60％，清理；4)将预锻后的坯料加热1200℃，进行终锻，变形量：20％，清理；5)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃。
叶片锻件采用固溶状态交付，叶片的榫头、R转接处和冷轧叶身三部分组织均匀性及粗晶的控制。装机前叶片需通过σ-1极限应力下2×107次循环振动疲劳考核。
实施例二
整流叶片的成型步骤是，1)将坯料加热1150℃，挤杆，变形量：20％，清理；2)、将挤杆后的坯料加1200℃，进行预锻，变形量：20％，清理；3)将预锻后的坯料加热900℃，进行终锻，变形量：60％，清理；4)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1100℃。
叶片锻件采用固溶状态交付，叶片的榫头、R转接处和冷轧叶身三部分组织均匀性及粗晶的控制。装机前叶片需通过σ-1极限应力下2×107次循环振动疲劳考核。
Claims (3)
1.一种高温合金叶片精密成形的方法，其特征在于，高温合金叶片精密成形分为高压压气机工作叶片成型和整流叶片成型，其中，
高压压气机工作叶片的成型步骤是，
1)将坯料加热1000℃-1150℃，挤杆，变形量：20％-60％，清理；
2)、将挤杆后的坯料加热1000℃-1150℃，镦头，变形量：20％-60％，清理；
3)将镦头后的坯料加热900℃-1200℃，进行预锻，变形量：20％-60％，清理；
4)将预锻后的坯料加热900℃-1200℃，进行终锻，变形量：20％-60％，清理；
5)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃-1100℃；
整流叶片的成型步骤是，
1)将坯料加热1000℃-1150℃，挤杆，变形量：20％-60％，清理；
2)、将挤杆后的坯料加热900℃-1200℃，进行预锻，变形量：20％-60％，清理；
3)将预锻后的坯料加热900℃-1200℃，进行终锻，变形量：20％-60％，清理；
4)热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃-1100℃。
2.根据权利要求1所述的高温合金叶片精密成形的方法，其特征在于，所述的挤杆和镦头加热温度为1050℃。
3.根据权利要求1所述的高温合金叶片精密成形的方法，其特征在于，所述的预锻和终锻加热温度为1130℃。
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