[发明专利]一种制造环型件的方法

说明书

技术领域

本发明是一种制造环型件的方法，属于加工成型技术领域。适用于于航空发动机、燃汽轮机环型件制造，或用于车辆、容器、机械设备的环型件制造。

背景技术

航空发动机、燃汽轮机的压气机、燃烧室、涡轮的各种机匣、承力环和封严环等部件均为环形(或筒形)结构，一些环型件是由环形毛坯整体加工而成，另一些则由两侧环形安装边和中间板材筒体拼焊而成。这些环型件(或筒体)的主要材料为钛合金及其金属间化合物、高温合金、不锈钢。

目前制造航空发动机、燃汽轮机的环型件(整体环型件和安装边环型件)毛坯有两种方法，第一种是采用自由锻、模锻、环轧方法整体锻造成环形毛坯，然后采用机械加工方法去掉加工余量，第二种方法是将异型截面毛坯，采用闪光对焊方法形成环，再采用机械加工方法去掉加工余量。

第一种方法应用广泛，但最主要问题是加工余量大，加工周期长，材料利用率低，制造环型件成本高。由于采用自由锻、模锻、环轧方法制成的环型毛坯为矩形截面，而环型件多为L型、T型、H型以及较为复杂的折线型异型截面，因此毛坯的矩形截面必须要覆盖环型件异型截面的轮廓，才能加工出符合尺寸要求的环型件，机械加工余量很大。另外，采用自由锻、模锻、环轧方法制成的环型毛坯尺寸精度不容易控制精确，为了保证加工，在矩形截面外形尺寸上也留有很大的加工余量。由于上述两方面原因，导致采用第一种方法制造环型件材料利用率低，一般为5～15％，其余的材料均需机械加工去掉，制造成本高。

为了提高材料的利用率，降低环型件制造成本，发展了第二种制造方法。即将异型截面直型毛坯，弯曲成开口环，再采用闪光对焊方法焊合开口形成封闭环，最后采用机械加工方法去掉加工余量。第二种方法，由于毛坯截面与环型件截面形状相近，尺寸精度高，加工余量小，提高 了材料利用率，降低了制造成本。

闪光对焊是采用电阻加热使接触的两个端面金属熔化，并在一定深度范围内达到预热温度，然后施加顶锻力完成焊接。闪光对焊存在以下不足：局部熔化到端面全部熔化的加热过程，再经顶锻挤出液态金属，易形成氧化物夹杂、疏松、缩孔、裂纹等缺陷；对于较大尺寸非对称异型截面，端面全部均匀熔化困难，焊接过程参数控制复杂，接头易产生缺陷；由于端面需要熔化，并且预热到一定深度，使接头综合力学性能下降；环型件焊接存在15～50％的电流分流，可焊接截面积减小。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种制造环型件的方法，其目的是减少环形件的加工时间、提高材料利用率、消除焊接接头的缺陷。

本发明的目的通过以下技术方案来实现的：

该种制造环型件的方法，其特征在于：该方法的步骤是：

(1)采用热轧或热挤压方法制成直条形状的型材毛坯，型材毛坯的截面形状和尺寸与环型件的截面形状和尺寸相同；

(2)在热状态下弯曲直条形状的型材毛坯，制成与环型件尺寸相同的开口环；

(3)采用线性摩擦焊方法焊合开口环的两端面形成封闭的环型件毛坯，再用机械加工去掉加工余量。

线性摩擦焊方法对开口环的端面的磨擦振动方向为径向或轴向。

开口环端面留出的修整和焊接余量为2～20mm。

本发明方法的成型工艺特点是：采用热轧或热挤压方法制成异型截面型材毛坯，截面形状与环型件截面形状相同或相近，然后弯曲成开口环。

本发明方法的焊接工艺特点是：采用线性摩擦焊方法以径向摩擦振动或轴向摩擦振动焊合开口端面形成环型件毛坯。

本发明技术方案的优点是即采用热轧或热挤压方法制成异型截面型材毛坯，然后弯曲成开口环，再采用线性摩擦焊方法焊合端面形成环型件毛坯，最后机械加工去掉加工余量。

本方法适用于钛合金及其金属间化合物、高温合金、不锈钢、结构 钢、铝合金等材料，可用于航空发动机、燃汽轮机、车辆、容器、机械设备等的环型件制造。

本方法克服了原有采用自由锻、模锻、环轧方法制成的环型毛坯矩形截面远远大于实际环型件截面面积的不足，以及由于原方法尺寸精度差使环型件毛坯加工余量的不足，大大降低了机械加工量，减少了加工时间，提高了材料利用率，使材料利用率由原来的5～15％提高到30％以上，降低了环型件制造成本。

采用线性摩擦焊替代闪光对焊，有明显优势。线性摩擦焊是固相连接，没有熔化过程，接头不存在氧化物夹杂、疏松、缩孔、裂纹等缺陷；焊接过程容易控制，设备简单，适于异型截面焊接；