CN115747462B - 高温合金带箔材钣金件变形的控制方法 - Google Patents
高温合金带箔材钣金件变形的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115747462B CN115747462B CN202211393243.7A CN202211393243A CN115747462B CN 115747462 B CN115747462 B CN 115747462B CN 202211393243 A CN202211393243 A CN 202211393243A CN 115747462 B CN115747462 B CN 115747462B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- sheet metal
- residual stress
- metal part
- superalloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 183
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 183
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims abstract description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 93
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims abstract description 244
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 91
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 76
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 61
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 52
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 30
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 17
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 16
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，包括以下步骤：选择表面无缺陷的高温合金带箔材，将其固定在残余应力检测夹具上测试残余应力，得到高温合金带箔材的残余应力数值；根据高温合金带箔材的残余应力数值进行去应力退火；将中间坯件固定在残余应力检测夹具上测试残余应力，得到中间坯件的残余应力数值；根据中间坯件的残余应力数值进行去应力退火；将钣金件固定在残余应力检测夹具上测试残余应力，得到钣金件的残余应力数值；根据钣金件的残余应力数值进行去应力退火；对钣金件进行自然时效处理。本发明采用多级去应力退火与自然时效处理措施，对钣金件制备过程中产生的残余应力进行全流程控制，从而控制钣金件出现变形现象。
Description
技术领域
本发明属于高温合金带箔材应用技术领域，具体涉及一种高温合金带箔材钣金件变形的控制方法。
背景技术
带材、箔材是高温合金的冶金产品形式之一。由于高温合金带箔材具有强韧性好、使用温度高、抗氧化性能优良、耐腐蚀性好和综合性能优异等特点，因此高温合金带箔材可用于航空、航天等领域动力装置的精密钣金件的制造。采用高温合金带箔材制造的钣金件在航空、航天发动机的结构减重、改善和提高发动机综合性能、提高工作效率等方面发挥着极其重要的作用，这就要求加工制作的钣金件应具备尺寸精度高、形位精度高和无变形现象等优点，以确保钣金件的安全服役使用。
目前，GH4169、GH3625、GH4738、GH3536、GH5605和GH4214等高温合金带箔材是制造航空、航天动力装置中包括封严环、出口内壁、阻尼环、冷气导管、密封圈、蜂窝和封严片等在内的钣金件的主要材料。
在采用高温合金带箔材制备钣金件的过程中，钣金件很容易出现变形缺陷(表现形式为翘曲、回弹、开裂等)，如果钣金件出现变形，那么产品的质量就很难控制，会出现批次稳定性差、废品率高、合格率低等问题，而导致钣金件变形的重要原因是在钣金件制备过程中出现的残余应力。由于残余应力在钣金件全流程制备中产生、遗传和演化，给后续钣金件的使用造成极大隐患，因此消除或者降低残余应力就能够控制高温合金带箔材钣金件的变形问题。目前，国内外的专家学者主要集中在对高性能的高温合金带箔材制备技术的研究，而对如何控制采用高温合金带箔材制备钣金件过程中出现变形缺陷的研究极少。
申请公布号为CN114921688A的发明专利公开了一种难变形镍基高温合金带材、钣金件及难变形镍基高温合金带材的制备方法，该钣金件由难变形镍基高温合金带材制备而成，该难变形镍基高温合金带材的制备方法包括：将Cr、Co、W、Mo、Al、Fe、Ti、C、Si、Mn和Ni单质金属原料进行合金熔炼、浇注成型，得到合金铸锭；将合金铸锭进行第一锻造、重熔，得到重熔合金；将重熔合金进行第二锻造，得到合金扁坯；将合金扁坯进行热轧，得到合金板材；将合金板材进行冷轧、退火热处理，得到难变形镍基高温合金带材成品。该技术方案只记载了镍基高温合金带材的制备方法，对钣金件的制备技术没有任何记载，只是将制备好的带材直接用于制备钣金件，但钣金件的制备工艺对钣金件的成型起着关键作用，不会因为镍基高温合金带材的性能好就会制备出无变形的钣金件。
申请公布号为CN113414551A的发明专利公开了一种变形高温合金宽幅薄带材的制备方法，包括以下步骤：板料焊接、温轧开坯、初始带坯酸洗、初始带坯退火、冷轧初轧半成品、半成品带材热处理、冷轧终轧成品带材、成品带材固溶热处理、成品带材切边和成品带材羽抛。该技术方案仅记载了高温合金宽幅薄带材的制备方法，虽然所制备的带材具有优异的性能，但不会因为高温合金带材的性能好就会制备出无变形的钣金件。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：检查高温合金带箔材的表面，选择表面无裂纹、无腐蚀、无划痕的高温合金带箔材备用；
步骤二：将选定的高温合金带箔材固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的高温合金带箔材的残余应力进行检测，得到高温合金带箔材的残余应力数值；
步骤三：将高温合金带箔材放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的高温合金带箔材的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤四：根据需要的形状和尺寸将经过去应力退火后的高温合金带箔材制备成中间坯件；
步骤五：将中间坯件固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的中间坯件的残余应力进行检测，得到中间坯件的残余应力数值；
步骤六：将中间坯件放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的中间坯件的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤七：根据需要的形状和尺寸将经过去应力退火后的中间坯件制备成钣金件；
步骤八：将钣金件固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的钣金件的残余应力进行检测，得到钣金件的残余应力数值；
步骤九：将钣金件放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的钣金件的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤十：对经过去应力退火后的钣金件进行自然时效处理，即可获得无变形的高温合金带箔材钣金件。
优选的是，步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：当|σr|≥500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到600-650℃，即600℃＜T≤650℃，保温2-4h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当350MPa≤|σr|＜500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到550-600℃，即550℃＜T≤600℃，保温2-4h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当200MPa≤|σr|＜350MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到400-550℃，即400℃＜T≤550℃，保温2-4h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温。其中，|σr|为高温合金带箔材的残余应力平均绝对值。
在上述任一方案中优选的是，步骤四中，所述中间坯件的制备工序包括冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种。
在上述任一方案中优选的是，步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：当|σr|≥500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到1050-1080℃，即1050℃＜T≤1080℃，保温2-6h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当350MPa≤|σr|＜500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到980-1050℃，即980℃＜T≤1050℃，保温2-6h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当200MPa≤|σr|＜350MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到950-980℃，即950℃＜T≤980℃，保温2-6h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温。其中，|σr|为中间坯件的残余应力平均绝对值。
在上述任一方案中优选的是，步骤七中，所述钣金件的制备工序包括冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种。
在上述任一方案中优选的是，步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：当|σr|≥450MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到550-600℃，即550℃＜T≤600℃，保温4-8h，再以40-50℃/h的降温速率降到240℃以下，出炉空冷；当300MPa≤|σr|＜450MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到500-550℃，即500℃＜T≤550℃，保温4-8h，再以40-50℃/h的降温速率降到240℃以下，出炉空冷；当200MPa≤|σr|＜300MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到350-500℃，即350℃＜T≤500℃，保温4-8h，再以40-50℃/h的降温速率降到240℃以下，出炉空冷。其中，|σr|为钣金件的残余应力平均绝对值。
本发明中，中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＜200MPa时，可以不必对中间坯件进行去应力退火；钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＜200MPa时，也可以不必对钣金件进行去应力退火。去应力退火工艺非常关键，尤其是去应力退火温度至关重要，无论残余应力平均绝对值的大小处于哪个阶段，都需要通过与该阶段相应的去应力退火工艺将残余应力平均绝对值降到200MPa以下。
在上述任一方案中优选的是，步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为15-30天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理。待15-30天的自然时效处理完成后，再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。根据实际情况，可经过多次残余应力检测和自然时效处理，最终获得无变形倾向的钣金件。
在上述任一方案中优选的是，所述残余应力检测夹具包括支撑架、平台、固定压板、移动压板、螺杆和电动机。
在上述任一方案中优选的是，所述平台固定在所述支撑架上，所述固定压板设置在所述平台的一端，所述固定压板的两端设置通孔；所述固定压板两端的通孔穿过设置在所述平台上的螺杆上，所述固定压板可在所述螺杆上移动；所述移动压板放置在所述平台上，所述电动机与所述移动压板连接。
本发明中，残余应力检测夹具的使用方法：将高温合金带箔材(原材料)、中间坯件(半成品)、钣金件(成品)等物件放置在平台上，一端用固定压板固定住，然后用移动压板将放置在平台上的物件逐渐展平、压紧，待物件展平、压紧后进行物件的残余应力检测。移动压板可以由电动机控制，也可以由手动控制；固定压板和移动压板压紧后，可以使用螺栓或者其他零部件拧紧固定。使用残余应力检测夹具能够确保高温合金带箔材、中间坯件、钣金件等物件更加平整，有利于获得真实的残余应力检测数值。本发明依次检测高温合金带箔材、中间坯件和钣金件的残余应力数值，从源头开始直到最后的全流程都能够获得真实的检测数值，真实的残余应力检测数值有利于制定更加合理有效的全流程去应力退火工艺，从而使最终获得的钣金件更加稳定、不变形。
本发明中，通过目视即可检查高温合金带箔材的表面，必要时可采用放大20倍及以上倍数的放大镜进行检查；所采用的残余应力检测仪为本领域常用仪器，对型号不做特殊要求；所采用的保护气氛炉或者真空炉为本领域常用设备，对型号不做特殊要求，保护气氛通常为氢气、氮气或者氩气，保护气氛的流量根据实际情况而定，不做特殊要求。
本发明的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，采用多级去应力退火处理与自然时效相结合的措施，对钣金件制备过程中产生的残余应力进行全流程控制，从而控制钣金件出现加工变形现象，解决了现有技术中高温合金带箔材钣金件易于变形、产品质量控制不严、批次稳定性差、废品率高、合格率低等问题。
本发明的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，具有如下有益效果：
(1)对高温合金带箔材钣金件制备过程中产生的残余应力进行全流程控制，综合采用多种去应力退火工艺措施以消除或者降低物件的残余应力，尤其是对所用原材料高温合金带箔材也进行去应力退火处理，从源头控制残余应力对钣金件变形的影响。
(2)通过对高温合金带箔材钣金件进行自然时效处理，确保钣金件中的残余应力进一步释放、降低，同时改善和匀化钣金件中残余应力的分布，控制钣金件发生变形的倾向，提高对钣金件变形的控制效果。
(3)通过对高温合金带箔材、中间坯件和钣金件的残余应力进行检测，获得残余应力测试数值，可以有效指导全流程去应力退火工艺的优化和调整，确保全流程中高温合金带箔材、中间坯件和钣金件的残余应力得到实际控制，最终提高高温合金带箔材钣金件的整体质量。
(4)通过严格控制工艺参数和工艺配合，提供了基于控制残余应力的方式来控制高温合金带箔材钣金件变形的可靠方法，提高了高温合金带箔材钣金件的质量和合格率，降低了生产成本，经济效益显著提高。
附图说明
图1为按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的一优选实施例中残余应力检测夹具的结构示意图。
图中标注说明：1-支撑架，2-平台，3-固定压板，4-移动压板，5-螺杆，6-电动机。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的一优选实施例，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：检查高温合金带箔材的表面，选择表面无裂纹、无腐蚀、无划痕的高温合金带箔材备用；
步骤二：将选定的高温合金带箔材固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的高温合金带箔材的残余应力进行检测，得到高温合金带箔材的残余应力数值；
步骤三：将高温合金带箔材放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的高温合金带箔材的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤四：根据需要的形状和尺寸将经过去应力退火后的高温合金带箔材制备成中间坯件；
步骤五：将中间坯件固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的中间坯件的残余应力进行检测，得到中间坯件的残余应力数值；
步骤六：将中间坯件放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的中间坯件的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤七：根据需要的形状和尺寸将经过去应力退火后的中间坯件制备成钣金件；
步骤八：将钣金件固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的钣金件的残余应力进行检测，得到钣金件的残余应力数值；
步骤九：将钣金件放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的钣金件的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤十：对经过去应力退火后的钣金件进行自然时效处理，即可获得无变形的高温合金带箔材钣金件。
本实施例中，采用的高温合金带箔材的牌号为GH4169，测得的残余应力数值为﹣526.32MPa、﹣531.28MPa、﹣514.89MPa、﹣534.24MPa、﹣525.24MPa，得到高温合金带箔材的残余应力平均绝对值|σr|＝526.39MPa。
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到625℃，保温3h，再以45℃/h的降温速率降到室温。待高温合金带箔材去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成中间坯件。
本实施例中，测得的中间坯件的残余应力数值为﹣521.87MPa、﹣516.39MPa、﹣501.41MPa、﹣512.28MP、﹣508.67MPa，得到中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＝512.12MPa。
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到1065℃，保温4h，再以45℃/h的降温速率降到室温。待中间坯件去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成钣金件。
本实施例中，测得的钣金件的残余应力数值为﹣489.13MPa、﹣482.39MPa、﹣491.25MPa、﹣479.56MP、﹣478.24MPa，得到钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＝484.11MPa。
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到575℃，保温6h，再以45℃/h的降温速率降到240℃，出炉空冷。
步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为25天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理，待自然时效处理完成后，可以再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。
如图1所示，本实施例的残余应力检测夹具包括支撑架1、平台2、固定压板3、移动压板4、螺杆5和电动机6。所述平台2固定在所述支撑架1上，所述固定压板3设置在所述平台2的一端，所述固定压板3的两端设置通孔；所述固定压板3两端的通孔穿过设置在所述平台2上的螺杆5上，所述固定压板3可在所述螺杆5上移动；所述移动压板4放置在所述平台2上，所述电动机6与所述移动压板4连接。
所述残余应力检测夹具的使用方法为：将高温合金带箔材(原材料)、中间坯件(半成品)、钣金件(成品)等物件放置在平台上，一端用固定压板固定住，然后用移动压板将放置在平台上的物件逐渐展平、压紧，待物件展平、压紧后进行物件的残余应力检测。移动压板可以由电动机控制，也可以由手动控制；固定压板和移动压板压紧后，可以使用螺栓或者其他零部件拧紧固定。使用残余应力检测夹具能够确保高温合金带箔材、中间坯件、钣金件等物件更加平整，有利于获得真实的残余应力检测数值。本实施例依次检测高温合金带箔材、中间坯件和钣金件的残余应力数值，从源头开始直到最后的全流程都能够获得真实的检测数值，真实的残余应力检测数值有利于制定更加合理有效的全流程去应力退火工艺，从而使最终获得的钣金件更加稳定、不变形。
本实施例中，通过目视即可检查高温合金带箔材的表面，必要时可采用放大20倍及以上倍数的放大镜进行检查；所采用的残余应力检测仪为本领域常用仪器，对型号不做特殊要求；所采用的保护气氛炉或者真空炉为本领域常用设备，对型号不做特殊要求，保护气氛通常为氢气、氮气或者氩气，保护气氛的流量根据实际情况而定，不做特殊要求。
本实施例的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，具有如下有益效果：(1)对高温合金带箔材钣金件制备过程中产生的残余应力进行全流程控制，综合采用多种去应力退火工艺措施以消除或者降低物件的残余应力，尤其是对所用原材料高温合金带箔材也进行去应力退火处理，从源头控制残余应力对钣金件变形的影响。(2)通过对高温合金带箔材钣金件进行自然时效处理，确保钣金件中的残余应力进一步释放、降低，同时改善和匀化钣金件中残余应力的分布，控制钣金件发生变形的倾向，提高对钣金件变形的控制效果。(3)通过对高温合金带箔材、中间坯件和钣金件的残余应力进行检测，获得残余应力测试数值，可以有效指导全流程去应力退火工艺的优化和调整，确保全流程中高温合金带箔材、中间坯件和钣金件的残余应力得到实际控制，最终提高高温合金带箔材钣金件的整体质量。(4)通过严格控制工艺参数和工艺配合，提供了基于控制残余应力的方式来控制高温合金带箔材钣金件变形的可靠方法，提高了高温合金带箔材钣金件的质量和合格率，降低了生产成本，经济效益显著提高。
实施例二：
按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的另一优选实施例，控制步骤、所使用的仪器和设备、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
本实施例中，采用的高温合金带箔材的牌号为GH4169，测得的残余应力数值为﹣476.32MPa、﹣480.57MPa、﹣481.46MPa、﹣479.81MP、﹣476.58MPa，得到高温合金带箔材的残余应力平均绝对值|σr|＝478.95MPa。
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：以60℃/h的升温速率升温到545℃，保温2h，再以40℃/h的降温速率降到室温。待高温合金带箔材去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成中间坯件。
本实施例中，测得的中间坯件的残余应力数值为﹣461.58MPa、﹣458.37MPa、﹣450.28MPa、﹣443.21MP、﹣440.69MPa，得到中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＝450.83MPa。
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：以60℃/h的升温速率升温到975℃，保温2h，再以40℃/h的降温速率降到室温。待中间坯件去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成钣金件。
本实施例中，测得的钣金件的残余应力数值为﹣411.76MPa、﹣412.33MPa、﹣405.87MPa、﹣409.58MP、﹣413.58MPa，得到钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＝410.62MPa。
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：以60℃/h的升温速率升温到495℃，保温4h，再以40℃/h的降温速率降到240℃，出炉空冷。
步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为15天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理，待自然时效处理完成后，可以再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。
实施例三：
按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的另一优选实施例，控制步骤、所使用的仪器和设备、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
本实施例中，采用的高温合金带箔材的牌号为GH4738，测得的残余应力数值为﹣310.22MPa、318.65MPa、﹣315.51MPa、320.21MP、﹣316.25MPa，得到高温合金带箔材的残余应力平均绝对值|σr|＝316.17MPa。
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到475℃，保温3h，再以45℃/h的降温速率降到室温。待高温合金带箔材去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成中间坯件。
本实施例中，测得的中间坯件的残余应力数值为309.88MPa、302.62MPa、﹣300.26MPa、299.89MP、﹣305.21MPa，得到中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＝303.57MPa。
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到965℃，保温4h，再以45℃/h的降温速率降到室温。待中间坯件去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成钣金件。
本实施例中，测得的钣金件的残余应力数值为﹣251.64MPa、243.28MPa、﹣259.27MPa、260.13MP、﹣243.17MPa，得到钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＝251.50MPa。
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到425℃，保温6h，再以45℃/h的降温速率降到240℃，出炉空冷。
步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为30天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理，待自然时效处理完成后，可以再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。
实施例四：
按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的另一优选实施例，控制步骤、所使用的仪器和设备、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
本实施例中，采用的高温合金带箔材的牌号为GH4738，测得的残余应力数值为﹣409.20MPa、412.11MPa、﹣390.56MPa、395.97MP、﹣399.11MPa，得到高温合金带箔材的残余应力平均绝对值|σr|＝401.39MPa。
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：以80℃/h的升温速率升温到600℃，保温4h，再以50℃/h的降温速率降到室温。待高温合金带箔材去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成中间坯件。
本实施例中，测得的中间坯件的残余应力数值为﹣511.41MPa、507.26MPa、﹣502.29MPa、511.84MP、﹣510.12MPa，得到中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＝508.58MPa。
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：以80℃/h的升温速率升温到1080℃，保温6h，再以50℃/h的降温速率降到室温。待中间坯件去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成钣金件。
本实施例中，测得的钣金件的残余应力数值为﹣225.87MPa、226.41MPa、﹣231.32MPa、215.13MP、﹣211.37MPa，得到钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＝222.02MPa。
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：以80℃/h的升温速率升温到500℃，保温8h，再以50℃/h的降温速率降到240℃，出炉空冷。
步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为20天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理，待自然时效处理完成后，可以再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。
实施例五：
按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的另一优选实施例，控制步骤、所使用的仪器和设备、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
本实施例中，采用的高温合金带箔材的牌号为GH3536，测得的残余应力数值为﹣550.52MPa、﹣561.75MPa、﹣560.25MPa、﹣546.23MP、﹣539.12MPa，得到高温合金带箔材的残余应力平均绝对值|σr|＝551.57MPa。
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：以60℃/h的升温速率升温到595℃，保温2h，再以40℃/h的降温速率降到室温。待高温合金带箔材去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成中间坯件。
本实施例中，测得的中间坯件的残余应力数值为﹣391.91MPa、﹣397.15MPa、﹣389.12MPa、﹣379.89MP、﹣382.56MPa，得到中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＝388.13MPa。
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：以80℃/h的升温速率升温到1050℃，保温6h，再以50℃/h的降温速率降到室温。待中间坯件去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成钣金件。
本实施例中，测得的钣金件的残余应力数值为﹣451.62MPa、﹣461.19MPa、﹣449.36MPa、﹣443.55MP、﹣452.27MPa，得到钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＝451.60MPa。
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：以80℃/h的升温速率升温到600℃，保温8h，再以50℃/h的降温速率降到240℃，出炉空冷。
步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为30天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理，待自然时效处理完成后，可以再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。
实施例六：
按照本发明高温合金带箔材钣金件变形的控制方法的另一优选实施例，控制步骤、所使用的仪器和设备、原理、有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
本实施例中，采用的高温合金带箔材的牌号为GH3536，测得的残余应力数值为﹣321.64MPa、﹣325.16MPa、﹣320.77MPa、﹣328.19MP、﹣331.13MPa，得到高温合金带箔材的残余应力平均绝对值|σr|＝325.38MPa。
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为：以60℃/h的升温速率升温到395℃，保温2h，再以40℃/h的降温速率降到室温。待高温合金带箔材去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成中间坯件。
本实施例中，测得的中间坯件的残余应力数值为﹣251.79MPa、﹣261.63MPa、﹣259.12MPa、﹣260.12MP、﹣243.17MPa，得到中间坯件的残余应力平均绝对值|σr|＝255.17MPa。
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为：以60℃/h的升温速率升温到945℃，保温2h，再以40℃/h的降温速率降到室温。待中间坯件去应力退火完成后，经过冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种工序制备成钣金件。
本实施例中，测得的钣金件的残余应力数值为﹣357.26MPa、﹣351.21MPa、﹣360.18MPa、﹣349.56MP、﹣340.10MPa，得到钣金件的残余应力平均绝对值|σr|＝351.66MPa。
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为：以70℃/h的升温速率升温到525℃，保温6h，再以45℃/h的降温速率降到240℃，出炉空冷。
步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为28天。钣金件完成去应力退火后，将钣金件放置在宽敞的空间(比如房间、仓库等)进行自然时效处理，待自然时效处理完成后，可以再次将钣金件放置在残余应力检测夹具上进行残余应力检测，必要时可以对钣金件继续进行自然时效处理。
在相同的测试环境下、使用相同的测试设备对高温合金带箔材钣金件制备过程中各阶段的残余应力进行测试，测试结果如表1所示。从表1可以看出，在高温合金带箔材钣金件的整个制备过程中，全流程控制各阶段产生的残余应力，每一个阶段去应力退火后的残余应力平均绝对值都低于200MPa，从源头控制残余应力对钣金件变形的影响，最终制备的高温合金带箔材钣金件更稳定，不变形。
表1高温合金带箔材钣金件制备过程中各阶段的残余应力测试结果
特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。
本领域技术人员不难理解，本发明的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：检查高温合金带箔材的表面，选择表面无裂纹、无腐蚀、无划痕的高温合金带箔材备用；
步骤二：将选定的高温合金带箔材固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的高温合金带箔材的残余应力进行检测，得到高温合金带箔材的残余应力数值；
步骤三：将高温合金带箔材放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的高温合金带箔材的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤四：根据需要的形状和尺寸将经过去应力退火后的高温合金带箔材制备成中间坯件；
步骤五：将中间坯件固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的中间坯件的残余应力进行检测，得到中间坯件的残余应力数值；
步骤六：将中间坯件放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的中间坯件的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤七：根据需要的形状和尺寸将经过去应力退火后的中间坯件制备成钣金件；
步骤八：将钣金件固定在残余应力检测夹具上，并采用残余应力检测仪对固定好的钣金件的残余应力进行检测，得到钣金件的残余应力数值；
步骤九：将钣金件放入保护气氛炉或者真空炉内进行去应力退火，根据检测的钣金件的残余应力数值设计去应力退火工艺；
步骤十：对经过去应力退火后的钣金件进行自然时效处理，即可获得无变形的高温合金带箔材钣金件；
步骤三中，高温合金带箔材的去应力退火工艺为，当｜σr｜≥500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到600-650℃，保温2-4h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当350MPa≤｜σr｜＜500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到550-600℃，保温2-4h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当200MPa≤｜σr｜＜350MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到400-550℃，保温2-4h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；其中，｜σr｜为高温合金带箔材的残余应力平均绝对值；
步骤六中，中间坯件的去应力退火工艺为，当｜σr｜≥500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到1050-1080℃，保温2-6h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当350MPa≤｜σr｜＜500MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到980-1050℃，保温2-6h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；当200MPa≤｜σr｜＜350MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到950-980℃，保温2-6h，再以40-50℃/h的降温速率降到室温；其中，｜σr｜为中间坯件的残余应力平均绝对值；
步骤九中，钣金件的去应力退火工艺为，当｜σr｜≥450MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到550-600℃，保温4-8h，再以40-50℃/h的降温速率降到240℃以下，出炉空冷；当300MPa≤｜σr｜＜450MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到500-550℃，保温4-8h，再以40-50℃/h的降温速率降到240℃以下，出炉空冷；当200MPa≤｜σr｜＜300MPa时，以60-80℃/h的升温速率升温到350-500℃，保温4-8h，再以40-50℃/h的降温速率降到240℃以下，出炉空冷；其中，｜σr｜为钣金件的残余应力平均绝对值。
2.根据权利要求1所述的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，其特征在于：步骤四中，所述中间坯件的制备工序包括冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种。
3.根据权利要求2所述的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，其特征在于：步骤七中，所述钣金件的制备工序包括冲压、弯曲、拉深、滚轧、胀形、缩口、翻边、翻孔和旋压中的一种或者几种。
4.根据权利要求3所述的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，其特征在于：步骤十中，所述钣金件的自然时效时间为15-30天。
5.根据权利要求4所述的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，其特征在于：所述残余应力检测夹具包括支撑架、平台、固定压板、移动压板、螺杆和电动机。
6.根据权利要求5所述的高温合金带箔材钣金件变形的控制方法，其特征在于：所述平台固定在所述支撑架上，所述固定压板设置在所述平台的一端，所述固定压板的两端设置通孔；所述固定压板两端的通孔穿过设置在所述平台上的螺杆上，所述固定压板可在所述螺杆上移动；所述移动压板放置在所述平台上，所述电动机与所述移动压板连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211393243.7A CN115747462B (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 高温合金带箔材钣金件变形的控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211393243.7A CN115747462B (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 高温合金带箔材钣金件变形的控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115747462A CN115747462A (zh) | 2023-03-07 |
| CN115747462B true CN115747462B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=85368202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211393243.7A Active CN115747462B (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 高温合金带箔材钣金件变形的控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115747462B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6129795A (en) * | 1997-08-04 | 2000-10-10 | Integran Technologies Inc. | Metallurgical method for processing nickel- and iron-based superalloys |
| CN103551770A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-05 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法及工装 |
| CN111394590A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-10 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种变形高温合金gh4169的真空自耗重熔方法 |
| WO2021174727A1 (zh) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 一种高温使用的镍基变形高温合金轮盘锻件的制备方法 |
| CN113414551A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-21 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种变形高温合金宽幅薄带材的制备方法 |
| CN114921688A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-19 | 北冶功能材料(江苏)有限公司 | 一种难变形镍基高温合金带材、钣金件及难变形镍基高温合金带材的制备方法 |
-
2022
- 2022-11-08 CN CN202211393243.7A patent/CN115747462B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6129795A (en) * | 1997-08-04 | 2000-10-10 | Integran Technologies Inc. | Metallurgical method for processing nickel- and iron-based superalloys |
| CN103551770A (zh) * | 2013-11-18 | 2014-02-05 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 镍基时效强化高温合金机匣焊接组件变形控制方法及工装 |
| WO2021174727A1 (zh) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 一种高温使用的镍基变形高温合金轮盘锻件的制备方法 |
| CN111394590A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-10 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种变形高温合金gh4169的真空自耗重熔方法 |
| CN113414551A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-21 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种变形高温合金宽幅薄带材的制备方法 |
| CN114921688A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-08-19 | 北冶功能材料(江苏)有限公司 | 一种难变形镍基高温合金带材、钣金件及难变形镍基高温合金带材的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115747462A (zh) | 2023-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102303083B (zh) | 制备难变形合金饼坯的快速等温锻造方法和装置 | |
| CN111318581B (zh) | 一种网篮组织钛合金大规格环件的制造方法 | |
| CN103302214B (zh) | 一种难变形镍基高温合金超塑性成形方法 | |
| CN107419136B (zh) | 一种服役温度达700℃以上的镍基变形高温合金及其制备方法 | |
| CN108893689B (zh) | Inconel718合金盘锻件均匀化制造方法 | |
| CN111496160B (zh) | 改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法及其应用、高温合金锻坯 | |
| CN104588997A (zh) | 一种近等温模锻制备TiAl合金构件的方法 | |
| CN111270178A (zh) | 一种gh4169合金的高效节能热处理工艺 | |
| CN111036810B (zh) | 一种高温合金锻造及热处理方法 | |
| CN113042755A (zh) | 一种增材制造用gh3536高温合金的热处理方法 | |
| CN111206175A (zh) | 一种超高强轻质Al-Ti-V中熵合金高纯高均质的制备方法 | |
| CN111471897A (zh) | 一种高强镍基高温合金制备成型工艺 | |
| CN109439961A (zh) | 一种高温合金丝材及其制备方法 | |
| CN103469011B (zh) | 镍铬高温合金及其制备方法 | |
| CN112828310A (zh) | 一种提高3d打印镍基高温合金件韧性的方法 | |
| CN114540730A (zh) | 一种高品质镍-铬-铁基高温合金板材及其制备方法 | |
| CN114182139B (zh) | 一种析出强化镍基高温合金及其制备方法 | |
| CN115747462B (zh) | 高温合金带箔材钣金件变形的控制方法 | |
| CN114669701A (zh) | 一种gh4080a高温合金锻件及其制备方法 | |
| CN107236918B (zh) | 含有细小板条状γ再结晶组织的beta-gamma TiAl合金板材的制备方法 | |
| CN113789490A (zh) | 一种增材制造用gh4169镍基高温合金及其热处理方法 | |
| CN112359302B (zh) | 一种镍基高温合金扁钢组织均匀化的方法 | |
| US5415712A (en) | Method of forging in 706 components | |
| CN111961919A (zh) | 一种船舶用镍铜合金棒材及其加工方法 | |
| CN114134439B (zh) | 一种高合金化镍基粉末高温合金盘件的超塑性热处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |