CN115740447A - 一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，属于粉末冶金钛合金构件制备技术领域。该模具为环形包套结构，包括上端盖、下端盖、内包套和外包套四部分，各部分装配后形成空腔，该空腔为所述航空发动机机匣毛坯在成形前的形状；所述内包套置于外包套内，内包套与外包套的上端面与下端面分别连接上端盖与下端盖；所述上端盖设注粉孔，用于向空腔内注入待成形粉末。进行热等静压成形时采用该模具可以获得性能和尺寸满足要求的机匣构件。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金钛合金技术领域，具体涉及一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具。
背景技术
钛合金航空发动机机匣为异形环状复杂零件，机匣表面有加强筋，圆柱状支撑台、限位凸以及各种功能的凸台和异形凸台，内表面有环形槽和T型槽，机匣壁上有安装孔、定位孔、通气孔、异形孔等，这些结构特点造成机匣加工量较大，机匣壁薄、整体刚性较差加工困难，采用粉末冶金近净成形制备该类型工件是解决该问题的手段，可减少加工量，改善结构整体性，得到较好的加工效果。设计一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣的模具以保证热等静压成形后获得性能和尺寸满足要求的机匣构件，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，热等静压成形时采用该模具可以获得性能和尺寸满足要求的机匣构件。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其为环形包套结构，包括上端盖、下端盖、内包套和外包套四部分，各部分装配后形成空腔，该空腔为所述航空发动机机匣毛坯在热等静压处理前(未收缩)的形状；
所述内包套置于外包套内，内包套与外包套的上端面与下端面分别连接上端盖与下端盖；所述上端盖设注粉孔，用于向空腔内注入待成形粉末。
所述上端盖与下端盖均为环形结构，其内外边缘处均设有限位卡槽，内、外包套的上下端面分别通过限位卡槽进行径向限位。
所述限位卡槽与内、外包套的装配间隙在径向与轴向均小于0.2mm。
所述外包套外表面及内包套内表面沿周向分别均布4个吊装螺孔以方便模具吊装。
所述内包套与外包套上的吊装螺孔的位置相互错开。
所述上端盖上的注粉孔优选为2个，过圆心对称分布。
所述内包套与外包套的上端面均设有销孔(优选为3个)，同时在上端盖的相应位置上也设置销孔，并通过销棒确定内外包套在周向的定位连接。
所述内包套、外包套、上端盖和下端盖之间采用氩弧焊焊接形成一个密封腔体，该腔体与外界仅通过注粉孔连通。
本发明的技术效果：
(1)本发明的一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣的模具设计方法，相对于现有技术，模具在机匣成形过程中起较好的控形作用，可以保证机匣各机构的热压成形，提高粉末冶金机匣构件各部位的致密度，实现复杂构件近净成形、组织晶粒细小均匀、冶金质量良好、减少机加成本等要求；
(2)模具装配采用环形凸台定位销孔相配合，定位准确易于装配，同时内外包套表面上的吊装螺孔可以方便环形包套的装配、翻转及转移等过程。
附图说明
图1为钛合金航空发动机机匣用模具外形结构示意图。
图2是钛合金航空发动机机匣的模具的剖面结构示意图；
图3是内外包套定位销孔位置示意图；
图4是上端盖定位销孔及注粉孔位置示意图；
图5是外包套吊装螺孔位置示意图；
图6是内包套吊装螺孔位置示意图。
图中：1-内包套，101-内包套吊装螺孔，102-内包套定位销孔，2-注粉孔，3-定位销，4-上端盖，401-上端盖定位销孔，5-外包套，501-外包套吊装螺孔，502-外包套定位销孔，6-下端盖。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明。
本发明提供一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，如图1-6所示。该模具包括由上端盖4、下端盖6、内包套1和外包套5形成的环形包套，材料均为碳钢，环形包套各部分装配形成的空腔为所述航空发动机机匣毛坯热等静压收缩前的形状。内、外包套与上、下端盖装配位置通过限位卡槽的配合面确定，限位卡槽与内、外包套的装配间隙在径向与轴向均小于0.2mm。
所述外包套外表面、内包套内表面均设有吊装螺孔以方便模具吊装，其中，内包套吊装螺孔101沿周向均布4个，外包套吊装螺孔501沿周向均布4个。内、外包套上的吊装螺孔位置相互错开，优选地，内包套上相对位置两个吊装螺孔的连线与外包套上相对位置两个吊装螺孔连接之间的夹角为10°或80°。
所述上端盖上预制两个注粉孔2，两个注粉孔连线过圆心呈对称分布。所述内包套与外包套的上端面各设有3个内包套定位销孔102和3个外包套定位销孔502，上端盖的相应位置设有6个上端盖定位销孔401，通过销棒(定位销3)确定内包套与外包套在周向的定位连接。
进一步，环形包套各部分装配完成后，采用氩弧焊的方法形成一个密闭腔体。
进一步，内外包套表面上的吊装螺孔可以方便环形包套的装配、翻转及转移等过程。
该模具在机匣成形过程中起控形作用，保证机匣各机构的热压成形，提高粉末冶金机匣构件各部位的致密度，实现复杂构件近净成形、组织晶粒细小均匀、冶金质量良好、减少机加成本等要求。
上述粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣的模具使用过程如下：
A、上端盖、下端盖、内包套和外包套装配后形成环形包套，环形包套各部分装配形成的空腔为所述航空发动机机匣毛坯热等静压收缩前的形状；
B、环形包套各部分装配位置通过限位卡槽的配合面确定，内包套、外包套与上端盖通过6处销孔适配进行周向定位；
C、环形包套采用氩弧焊的方法形成一个腔体，该腔体与外界仅通过2个注粉孔连接，钛合金球形粉末由2个注粉孔填入腔体内部，除气封焊后进行热等静压；
D、环形包套经热等静压收缩变形后，采用机加工+化学洗的方法去除机匣模具材质，获得钛合金航空发动机机匣毛坯。
实施例1
上端盖、下端盖、内包套和外包套装配后形成环形包套，装配位置通过限位卡槽的配合面确定，内包套、外包套与上端盖通过6处销孔适配进行周向定位，适配后安装定位销孔时可以利用铜锤进行锤击，亦可进行轻微点击，确保模具平稳装配。内、外包套与上、下端盖装配位置通过限位卡槽的配合面确定，限位卡槽与内、外包套的装配间隙在径向与轴向均小于0.2mm。使用0.2mm厚的塞尺看能否插入模具装配间隙，若塞尺无法放入，说明该模具装配间隙小于0.2mm，不允许在测量过程中剧烈弯折塞尺，或用较大的力硬将塞尺插入被检测间隙，否则将损坏塞尺的测量表面或装配间隙的测量精度。环形包套采用氩弧焊的方法形成一个腔体，该腔体与外界仅通过这2个注粉孔连接，钛合金球形粉末由2个注粉孔填入腔体内部，除气封焊后进行热等静压。热等静压收缩变形后，采用机加工+化学洗的方法去除机匣模具材质，性能和尺寸满足要求的机匣构件。
实施例2
上端盖、下端盖、内包套和外包套装配后形成环形包套，装配位置通过限位卡槽的配合面确定，内包套、外包套与上端盖通过6处销孔适配进行周向定位，适配后安装定位销孔时可以利用铜锤进行锤击，亦可进行轻微点击，确保模具平稳装配。内、外包套与上、下端盖装配位置通过限位卡槽的配合面确定，限位环台与内、外包套的装配间隙在径向与轴向均小于0.2mm。使用0.2mm厚的塞尺看能否插入模具装配间隙，若塞尺无法放入，说明该模具装配间隙小于0.2mm。环形包套采用氩弧焊的方法形成一个腔体，该腔体与外界仅通过这2个注粉孔连接，钛合金球形粉末由2个注粉孔填入腔体内部，除气封焊后进行热等静压。热等静压收缩变形后，采用机加工+化学洗的方法去除机匣模具材质，得到性能和尺寸满足要求的机匣构件。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：该模具为环形包套结构，包括上端盖、下端盖、内包套和外包套四部分，各部分装配后形成空腔，该空腔为所述航空发动机机匣毛坯在成形前的形状；
所述内包套置于外包套内，内包套与外包套的上端面与下端面分别连接上端盖与下端盖；所述上端盖设注粉孔，用于向空腔内注入待成形粉末。
2.根据权利要求1所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述上端盖与下端盖均为环形结构，其内外边缘处均设有限位卡槽，内包套和外包套的上下端面通过限位卡槽进行限位。
3.根据权利要求2所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述限位卡槽与内、外包套的装配间隙在径向与轴向均小于0.2mm。
4.根据权利要求1所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述外包套外表面及内包套内表面沿周向分别均布4个吊装螺孔以方便模具吊装。
5.根据权利要求4所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述内包套与外包套上的吊装螺孔的位置相互错开。
6.根据权利要求1所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述上端盖上的注粉孔优选为2个，过圆心对称分布。
7.根据权利要求1所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述内包套与外包套的上端面均设有销孔(优选为3个)，同时在上端盖的相应位置上也设置销孔，并通过销棒确定内外包套在周向的定位连接。
8.根据权利要求7所述的粉末冶金成形钛合金航空发动机机匣用模具，其特征在于：所述内包套、外包套、上端盖和下端盖之间采用氩弧焊焊接形成一个密封腔体，该腔体与外界仅通过注粉孔连通。
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