[发明专利]一种采用热等静压成型工艺制作整体环形机匣件的方法

说明书

技术领域

本发明属于航空宇航制造技术领域，尤其涉及一种采用热等静压成型工艺制作整体环形机匣件的方法。

背景技术

航空发动机上机匣类零件比较多，例如，在涡喷发动机上，有进气处理机匣、低压压气机机匣、燃烧室机匣、轴承机匣、涡轮机匣、加力燃烧室机匣、风扇机匣、中介机匣、涡轮后机匣、外涵机匣等。随着航空发动机更新换代，整体结构机匣越来越多，机匣上的座子、凸台和机匣是一体的，这种结构设计可以提高机匣的整体强度，避免焊缝。燃烧室机匣、涡轮机匣等都属于整体环形机匣。

目前，整体环形机匣件加工方法有很多种，机匣毛坯通常采用锻造毛坯、铸造毛坯、焊接毛坯三大类型，具体选择哪种毛坯，要根据机匣结构、受力状况及强度要求来确定。但上述各种加工方法都存在一定局限性，比如锻造难以成型结构复杂零件，且锻造毛坯余量较大，后期加工周期长，费用高；铸造件容易产生偏析、夹杂等微观缺陷，导致机械强度和冲击韧性较低；焊接件容易留有残余应力，产生裂纹等影响使用寿命，且工艺复杂。

热等静压技术是上世纪50年代发展起来的一种粉料成型、固结和热处理的新技术，继承和发展了粉末冶金与冷等静压成型的优点，具体工艺是通过流体介质将高温高压同时均等地作用于材料的全部表面，使之固结并成型。经热等静压压制的制件可达到致密状态，且各向同性，并基本上消除其内部气孔，因而大大改善了产品性能。但目前在机匣类零件的加工上，热等静压技术只被应用于后期致密化处理上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用热等静压成型工艺制作整体环形机匣件的方法，旨在解决现有技术中复杂零件难以成型、加工周期长的问题。

本发明是这样实现的，一种采用热等静压成型工艺制作整体环形机匣件的方法，所述方法包括下述步骤：

S1:将内控形模具与外控形模具组装后放入金属包套筒体内，将所述金属包套筒体与所述内控形模具的上、下端盖封焊；所述内控形模具和所述外控形模具是根据整体环形机匣件的形状制备而成；所述金属包套是根据所述外控形模具的形状制备而成；

S2:在所述金属包套内装入粉末并通过振动摇实；

S3:将装粉后的金属包套放入加热炉中，并对所述金属包套进行抽真空脱气处理后获得热等静压处理前的待致密制件；

S4:对所述待致密制件进行热等静压处理使粉末成型固结；

S5：去除金属包套及模具获得整体环形机匣件。

更进一步地，所述外控形模具是熔模铸造而成；所述熔模由SLS设备制造而成。

更进一步地，所述粉末为球形粉末。

更进一步地，所述粉末为钛合金粉末、镍基高温合金粉末或不锈钢粉末；所述粉末的大小为100-300目。

更进一步地，所述热等静压处理的工艺条件为：使热等静压设备内温度达到所述粉末熔点的0.6-0.8倍，使热等静压设备内压强达到100-200Mpa，并保温保压2-3小时，最后卸压并随炉冷却。

更进一步地，所述金属包套为不锈钢或低碳钢材料制成。

更进一步地，所述真空脱气中加热炉的温度为500-800℃，真空度为（3~8）×10^-3pa。

更进一步地，在步骤S2之前还包括下述步骤：对焊接好的金属包套进行检漏，当金属包套有漏气现象时对金属包套与端盖连接处重新封焊。

更进一步地，步骤S5具体为：利用机械加工或腐蚀的方法去除金属包套及模具。

本发明提供的方法采用热等静压技术对带有模具的金属包套中的粉末进行固结、成型并致密化，利用内、外控形模具对复杂结构的成型进行约束，从而一次性成型具有复杂结构的整体环形机匣件，且能保证制件各向性能均匀并具有高致密度；加工周期短，材料利用率高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的采用热等静压成型工艺制作整体环形机匣件的方法的流程图；

图2是待成型的整体环形机匣件的示意图；

图3是热等静压处理前的整体环形机匣件示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例采用粉末热等静压成型方法制作航空发动机整体环形机匣件；尤其适用于钛合金、镍基高温合金或不锈钢整体环形机匣件。该方法工艺简单，花费时间短，可以成型复杂结构的零件，成型后的零件致密度高，各向性能均匀，综合性能好。