CN108251624B - 一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，包括：测量薄壁高温合金精密铸件实际尺寸；将实际尺寸与薄壁高温合金精密铸件理论尺寸进行比对，获得实测尺寸与理论尺寸的差值；将工装安装到薄壁高温合金精密铸件尺寸超差部位，测量尺寸超差部位尺寸，改变工装工作区长度，使薄壁高温合金精密铸件尺寸超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，锁紧此时工装工作区长度，将薄壁高温合金精密铸件和工装一起热处理，实现薄壁高温合金精密铸件尺寸超差部位精确定量矫形。本发明实现精确矫正，同时一次性矫形，既减少了热处理次数降低了研究成本，又缩短了研发时间。

Description

一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法

技术领域

本发明涉及高温合金精密铸造领域，具体地，涉及的是一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法。

背景技术

新一代航空发动机气动布局越来越先进，对制造提出了越来越苛刻的要求，要求大量采用整体化、薄壁化和复杂化等结构，而复杂薄壁高温合金铸件在铸造过程中由于高温合金液固凝固收缩，造成铸件局部内应力非常大，进而导致铸件部分位置尺寸超差，往往无法满足设计需求。因此，必须采取有效措施矫正铸件变形，为高性能航空发动机研制提供支撑。

经对现有技术的文献检索发现：

申请号为201510980355.6的中国发明专利，涉及到一种框架类铸件热处理变形矫正方法。该专利针对现在卡箍和堵盘等铸件热处理变形控制方法实用性差的技术问题，采用可调式工装将铸件前端、中部及后部固定，防止铸件固溶及入水过程出现变形，固溶后在弯曲应力集中的铸件中部区域，施加载荷使铸件中部产生逆弯曲应力方向的变形，随后通过铸件本身结构重力产生的弯曲应力作用下恢复到尺寸误差控制的范围内，可较好的解决框架类铝合金铸件热处理变形问题等。但是该专利其不足之处在于：变形控制方面仍然没有实现精确定量，很难直接用于尺寸精度要求更高的高温合金铸件。

申请号为201410118018.1的中国发明专利，涉及大型薄壁桶形壳体近净成形铸件变形控制方法。该专利在现有桶形壳体铸件筋板基础上，沿着筋板径向增加加工余量，随后通过机加工去除增加的加工余量。但该专利采用机加工切削实现尺寸控制方法，去除了铸造表面致密的细晶层，降低了力学性能；此外，机加工也增加了铸件研制成本。因此，该方法不适用于综合性能要求极高的航空发动机用高温合金复杂薄壁铸件变形控制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，该方法能实现高精度矫正，为高尺寸精度高温合金铸件研制提供支持。

根据本发明的一个方面，提供一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，包括：

测量薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸；

将薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸与薄壁高温合金精密铸件(1)理论尺寸进行比对，获得薄壁高温合金精密铸件(1)实测尺寸与理论尺寸的差值；

将工装(2)安装到薄壁高温合金精密铸件(1)尺寸超差部位，测量尺寸超差部位尺寸，改变工装(2)工作区长度，使薄壁高温合金精密铸件(1)尺寸超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，锁紧此时工装(2)工作区长度，将薄壁高温合金精密铸件(1)和工装(2)一起热处理，实现薄壁高温合金精密铸件(1)尺寸超差部位精确定量矫形。

进一步的，所述测量薄壁高温合金精密铸件(1)，获得薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸，可以采用高分辨率的激光测量仪，或者采用高精度的三坐标尺寸测量仪。

进一步的，若薄壁高温合金精密铸件(1)存在多个尺寸超差区域，可以采用多个工装(2)反复调节，使薄壁高温合金铸件(1)尺寸在误差允许范围内，可实现热处理矫正。

进一步的，所述测量尺寸超差部位尺寸采用带表内卡规(4)进行，在锁紧时工装(2)工作区长度后，取下带表内卡规(4)。

进一步的，所述工装(2)上设有调节旋钮(3)，通过该调节旋钮(3)改变工装(2)工作区长度，并通过所述调节旋钮(3)锁紧此时工装(2)工作区长度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明采用激光测量仪精确测量薄壁高温合金精密铸件实际尺寸，并定量测量矫形程度，可实现薄壁高温合金铸件变形的高精度矫正(比如，采用分辨率为0.03mm的激光测量仪，本发明可实现±0.1mm高精度矫正)，克服了以往基于经验的矫形方法多次矫形仍然无法达到尺寸精度的弊端，同时本发明一次性矫形，既减少了热处理次数降低了研究成本，又缩短了研发时间。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例操作示意图；

图中：薄壁结构高温合金精密铸件1，工装2，调节旋钮3，带表内卡规4。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，为一种薄壁高温合金精密铸件1变形热处理矫正方法的操作示意图，具体包括：

首先，采用激光测量仪测量薄壁高温合金精密铸件1，获得薄壁高温合金精密铸件1实际尺寸，将该薄壁高温合金精密铸件1的实际尺寸与薄壁高温合金精密铸件1理论尺寸进行比对，获得薄壁高温合金精密铸件1实测尺寸与理论尺寸的差值；

在上述薄壁高温合金精密铸件1的实测尺寸与理论尺寸的差值基础上，将工装2安装到薄壁高温合金精密铸件1尺寸超差部位，并用带表内卡规4测量尺寸超差部位尺寸，通过工装2上的调节旋钮3改变工装2工作区长度，使高温合金精密铸件1尺寸超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，锁紧工装2上的调节旋钮3，取下带表内卡规4，将薄壁高温合金精密铸件1和工装2一起热处理，可实现薄壁高温合金铸件1尺寸超差部位精确定量矫形。

若薄壁高温合金精密铸件1存在多个尺寸超差区域，可以采用多个工装2反复调节，使薄壁高温合金精密铸件1尺寸在误差允许范围内，可实现热处理矫正。

进一步的，所述激光测量仪采用高分辨率的激光测量仪，分辨率越高越好，比如分辨率为0.03mm激光测量仪，其他分辨率也可以用。当然，在本发明实施例，也可以采用三坐标尺寸测量仪，比如精度为0.007mm的三坐标尺寸测量仪也可以使用，只是三坐标操作较复杂，没有激光测量仪使用方便。

本发明所述方法适用于全部或部分具有“工”“C”型结构特征的铸件。

本发明所述方法中涉及的薄壁高温合金精密铸件1，其薄壁范围一般为1-3mm，高温合金一般指镍基高温合金，使用温度为600℃-1000℃。

实施例1：

某型航空发动机K423高温合金铸件(整流叶片铸件)，长度150mm，高度100mm，壁厚5mm，存在“工”字形结构，因气动布局需要，对型面尺寸精度要求非常苛刻，而多次精密铸造工艺优化和浇冒系统设计均无法达到设计尺寸精度要求。

采用本发明所述的方法，具体的：

a)采用分辨率为0.03mm激光测量仪测量整流叶片铸件实际尺寸；

b)将整流叶片铸件实际尺寸与整流叶片铸件理论尺寸进行比对，获得整流叶片铸件实测尺寸与理论尺寸的差值；

c)将工装2安装到整流叶片铸件尺寸超差部位，测量尺寸超差部位尺寸，改变工装2工作区长度，使整流叶片铸件尺寸超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，锁紧此时工装2工作区长度，将整流叶片铸件和工装2一起热处理，实现整流叶片铸件尺寸超差部位精确定量矫形。

本步骤c)中，采用带表内卡规4测量尺寸超差部位尺寸，在锁紧时工装2工作区长度后，取下带表内卡规4。所述工装2上设有调节旋钮3，通过该调节旋钮3改变工装2工作区长度，并通过所述调节旋钮3锁紧此时工装2工作区长度。

本步骤c)中，将两个直径为15mm，工作区范围为50-200mm的工装复合定量矫形，整流叶片铸件经过1190℃，保温15分钟的去应力退火热处理后，检验发现尺寸公差≤0.2mm，尺寸误差满足设计需求，说明本发明方法可以较好矫正存在“工”字形结构的高温合金薄壁铸件。

本实施例实现了精确矫正，同时一次性矫形，既减少了热处理次数降低了研究成本，又缩短了研发时间。

实施例2：

某型盖板薄壁K4002高温合金铸件，长度250mm，高度160mm，壁厚2.5mm，属于异型薄壁件，且存在C形结构，外轮廓面尺寸要求非常苛刻，虽然采用大量约束设计仍然无法满足设计精密需求。

采用本发明所述的方法，具体的：

a)采用分辨率为0.03mm激光测量仪测量盖板薄壁高温合金铸件实际尺寸；

b)将盖板薄壁高温合金铸件实际尺寸与盖板薄壁高温合金铸件理论尺寸进行比对，获得盖板薄壁高温合金铸件实测尺寸与理论尺寸的差值；

c)将工装2安装到盖板薄壁高温合金铸件尺寸超差部位，测量尺寸超差部位尺寸，改变工装2工作区长度，使盖板薄壁高温合金铸件尺寸超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，锁紧此时工装2工作区长度，将盖板薄壁高温合金铸件和工装2一起热处理，实现盖板薄壁高温合金铸件尺寸超差部位精确定量矫形。

本步骤c)中，采用单个直径为15mm，工作区范围为50-200mm的工装定量矫形，经过760℃，16小时去应力退火热处理，该盖板薄壁高温合金铸件尺寸精度达到设计要求，尺寸误差≤0.4mm，说明本发明方法可以较好矫正存在C形结构的高温合金薄壁铸件。

本发明通过上述实施例进行了说明，当然，在其他实施例中，也可以采用其他的测量工具，本发明能实现精确矫正，同时一次性矫形，既减少了热处理次数降低了研究成本，又缩短了研发时间。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，其特征在于，包括：

测量薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸；

将薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸与薄壁高温合金精密铸件(1)理论尺寸进行比对，获得薄壁高温合金精密铸件(1)实测尺寸与理论尺寸的差值；

将工装(2)安装到薄壁高温合金精密铸件(1)尺寸超差部位，测量尺寸超差部位尺寸，改变工装(2)工作区长度，使薄壁高温合金精密铸件(1)尺寸超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，锁紧此时工装(2)工作区长度，将薄壁高温合金精密铸件(1)和工装(2)一起热处理，实现薄壁高温合金精密铸件(1)尺寸超差部位精确定量矫形；

若薄壁高温合金精密铸件(1)存在多个尺寸超差区域，采用多个工装(2)反复调节，使薄壁高温合金铸件(1)尺寸在误差允许范围内，实现热处理矫正；

所述测量尺寸超差部位尺寸采用带表内卡规(4)进行，在锁紧时工装(2)工作区长度后，取下带表内卡规(4)；

所述工装(2)上设有调节旋钮(3)，通过该调节旋钮(3)改变工装(2)工作区长度，并通过所述调节旋钮(3)锁紧此时工装(2)工作区长度；

所述测量薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸，其采用激光测量仪。

2.根据权利要求1所述的薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，其特征在于，所述激光测量仪选择分辨率为0.03mm激光测量仪。

3.根据权利要求1所述的薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，其特征在于，所述测量薄壁高温合金精密铸件(1)实际尺寸，采用三坐标尺寸测量仪。

4.根据权利要求3所述的薄壁高温合金精密铸件局部变形热处理矫正方法，其特征在于，所述三坐标尺寸测量仪选择精度为0.007mm的三坐标尺寸测量仪。