CN113337790A - 一种高温合金复合环的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料复合加工技术领域，具体公开了一种高温合金复合环的制造方法，该制造方法的工艺为：1)将内层环坯表面加工成齿形；2)对加工好的内层环坯表面进行洁净处理；3)将内层环坯在保护气氛中进行感应预热；4)将符合要求的外层合金母合金棒在保护气氛中进行感应熔化；5)采用喷射成型技术将外层合金喷覆基层环坯表面；6)用车床将喷射的外层厚度车削均匀；7)将坯料用锻锤或碾环机进行热加工；8)热加工后的复合环进行热处理；9)精整成型。本发明可以解决高温合金复合环的冶金复合技术难题，复合层几乎可以达到100％的冶金结合效果，并且该制造方法成本低，生产效率高，且合金种类更换灵活，适合产品的批量及多样化制造。
Description
技术领域
本发明涉及材料复合加工技术领域，特别涉及一种高温合金复合环的制造方法。
背景技术
目前高温合金复合环生产工艺主流采用离心铸造和粉末冶金方式复合。离心铸造采用铸造方式将高温合金复合在基层合金上，粉末冶金是将高温合金粉末和基层合金坯料或者高温合金粉末和基层合金粉末通过热等静压方式复合在一起，然后通过等温锻造，达到充分复合以及提高复合环性能。离心铸造容易形成偏析，造成高温合金性能不均匀，粉末冶金成本极高，生产效率低，不利于工业产品制造以及批量化生产。
为了满足市场需求，提高生产效率，保证产品质量，降低生产成本，就必须在工艺技术上有所突破。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高温合金复合环的制造方法，以提高生产工效和降低生产成本，从工艺上保证高温合金复合环生产的可操作性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高温合金复合环的制造方法，包括以下步骤：1)将内层环坯表面加工成齿形；2)对加工好的内层环坯表面进行洁净处理；3)将内层环坯在保护气氛中进行感应预热；4)将符合要求的外层合金母合金棒在保护气氛中进行感应熔化；5)采用喷射成型技术将外层合金喷覆基层环坯表面；6)用车床将喷射的外层厚度车削均匀；7)将坯料用锻锤或碾环机进行热加工；8)热加工后的复合环进行热处理；9)精整成型。
各个步骤的具体方法是：
1)将内层环坯表面加工成齿形：齿形间距3mm-6mm，齿高2mm-3mm；
2)对加工好的内层环坯表面进行洁净处理：避免复层间带来异物夹杂，影响冶金复合效果；
3)将内层环坯在保护气氛中进行感应预热：在保护气氛中加热是防止内层环坯表面形成氧化皮夹杂，采用感应加热，加热速度快，且加热环境清洁、无污染，预热温度950℃-1150℃；
4)将符合要求的外层合金母合金棒在保护气氛中进行感应熔化：若外层为高温合金，则其母合采用真空熔炼制取或真空熔炼+电渣重熔制取；
5)采用喷射成型技术将外层合金喷覆内层环坯表面：设定内层环坯旋转速度，将熔化好的母合金熔液，调整熔液温度(合金熔点+(100-250)℃)，采用喷射成型技术，将外层合金喷覆在内层环坯表面；
6)将喷射的覆层厚度车削均匀：用机加工及修磨方法将喷射的覆层缺陷去除，并将覆层厚度车削均匀，以便热加工后，复层厚度可以保持较高的一致性；
7)将坯料用轧机或精锻机进行热加工：热加工温度900℃-1160℃；
8)热加工后的复合环进行热处理：通过热处理达到高温合金所需性能，加热环节应缓慢加热以及分段保温，冷却应采用低压气淬或快速空冷方式，避免急热急冷，减少复层分裂风险。
9)精整成型：机加工方式将产品加大到所需技术要求。
通过实现上述工艺步骤，从根本上解决高温合金环的冶金复合技术难题，复合层几乎可以达到100％的冶金结合效果。并且该制造方法成本低，生产效率高，合金种类更换灵活，适合产品的批量及多样化制造。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种高温合金复合环的制造方法，包括以下步骤：1)机加工，将内层环坯表面进行机加工成齿形，形成带齿形的内层环坯；2)对加工好的内层环坯表面进行洁净处理；3)将内层环坯在保护气氛中进行感应预热；4)母合金感应融化，将符合要求的外层合金母合金棒在保护气氛中进行感应熔化；5)喷射成型，采用喷射成型技术将外层合金喷覆基层环坯表面；6)对外层面车削，用车床将喷射的外层厚度车削均匀，形成光皮的复合环坯料；7)热锻或碾环，将坯料用锻锤或碾环机进行热加工；8)热加工后的复合环进行热处理；9)精整成型，形成复合环成品。
实施例1：
选外径400mm，内径200mm，高300mm的06Cr19Ni10不锈钢环坯做内层材料，将环坯表面车光，加工成齿宽5mm，齿高3mm齿形面，整个机加工过程中，采用干车削模式；
清除掉内层环坯表面的残留异物；
将内层环坯在保护气氛中进行感应预热到1000±20℃；
将真空熔炼制取的GH4169合金母合金锭在氩气保护气氛中进行感应熔化，调整合金熔液温度至1480℃；
将加热到温的06Cr19Ni10环坯，移至喷射位置，进行旋转，采用用喷射成型技术将合金溶液喷覆在06Cr19Ni10环坯表面，喷覆厚度60mm；
将喷覆层的GH4169合金厚度车削至40mm，使其覆层厚度均匀，并用修磨机去除表面气孔、夹杂等缺陷；
将坯料进行多段加热与保温，最终加热温度1120℃，然后用锻锤或碾环机进行热加工，加工成外径530mm,内径300mm，高300mm的复合环坯，GH4169厚度由40mm减至36mm；
将复合后的环，进行固溶处理，加热过程缓慢加热以及分段保温，冷却以低压气淬或快速空冷方式，固溶处理后进行粗加工；
粗加工后进行时效强化处理，缓慢加热，时效结束后进行空冷，然后精加工至产品要求尺寸。
实施例2：
选外径300mm，内径200mm，高200mm的GH3030环坯做内层材料，将环坯表面车光，加工成齿宽3mm，齿高2mm的齿形面，整个机加工过程中，采用干车削模式；
清除掉内层环坯表面的残留异物；
将内层环坯在保护气氛中进行感应预热到1100±20℃；
将06Cr19Ni10母合金锭在氩气保护气氛中进行感应熔化，调整合金熔液温度至1560℃；
将加热到温的GH3030环坯，移至喷射位置，进行旋转，采用喷射成型技术将合金溶液喷覆在GH3030环坯表面，喷覆厚度120mm；
将喷覆层的06Cr19Ni10合金厚度车削至100mm，使其覆层厚度均匀，并用修磨机去除表面气孔、夹杂等缺陷；
将坯料进行多段加热与保温，最终加热温度1180℃，然后用锻锤或碾环机进行热加工，加工成外径550mm,内径300mm，高200mm的复合环坯，GH3030厚度由50mm减至37mm；
将复合后的环，进行固溶处理，加热过程缓慢加热以及分段保温，冷却以低压气淬或快速空冷方式；
通过机加工方式达到产品技术要求。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高温合金复合环的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将内层环坯表面加工成齿形；2)对加工好的内层环表面进行洁净处理；3)将内层环在保护气氛中进行感应预热；4)将符合要求的外层合金母合金棒在保护气氛中进行感应熔化；5)采用喷射成型技术将外层合金喷覆内层环坯表面；6)将喷射的覆层厚度车削均匀；7)将坯料用锻锤或碾环机进行热加工；8)热加工后的复合环进行热处理；9)精整成型。
2.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括将内层环坯表面加工成齿形，有效增加复合层的结合面积，促进冶金结合。
3.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括对加工好的内层环坯表面进行洁净处理，避免外来夹杂影响结合面的冶金结合效果。
4.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括将内层环坯在保护气氛中进行感应预热，避免内层环坯表面形成氧化皮，减少基层和复层的温度差。
5.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括将符合要求的外层合金母合金棒在保护气氛中进行感应熔化。
6.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括采用喷射成型技术将外层合金喷覆内层环坯表面。
7.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括将喷射的覆层厚度车削均匀。
8.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：还包括将坯料用锻锤或碾环机进行热加工。
9.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：热加工后的复合棒进行热处理，包括固溶以及必要的时效，以提高高温合金层的高温性能。
10.根据权利要求1所述的高温合金复合环的制造方法，其特征在于：热处理的加热环节应缓慢加热以及分段保温，冷却应采用低压气淬或快速空冷方式，避免急热急冷，减少复层分裂风险。
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