[发明专利]一种航空发动机特种合金机匣环锻件的精密成形加工工艺

说明书

本发明提出一种航空发动机特种合金机匣环锻件的精密成形加工工艺，通过轧环机的驱动辊和主动旋转的芯辊对环件进行径向轧制，该工艺包括如下步骤：A.根据机匣环锻件产品尺寸，确定机匣环锻件的轧制比，从而得到预成形环锻件尺寸；B.根据需要的变形量和驱动辊转速，确定轧制进给速度和芯辊转速；C.按照设定的驱动辊转速和轧制进给速度以及芯辊转速进行轧制。该方法能够在现有特种合金机匣环锻件精度的基础上，即在机匣环件厚度较小的情况下，进一步减小环锻件壁厚和提高剪切变形量，达到再结晶细化晶粒和精密成形的效果，从而大幅度提高轧制特种合金机匣环锻件的内部组织均匀性和材料利用率。

技术领域

本发明属于特种合金机匣环锻件的精密成形加工的技术领域，尤其涉及一种航空发动机特种合金机匣环锻件的精密成形加工工艺。

背景技术

机匣是飞机发动机的基座，是整个发动机的主要结构和主承力部件，其类型多、形状复杂，加工流程长，制造难度大，其在工作中要抵抗后向高速气流的强大反力，同时还要承受长时间高温和高速气流冲击，工作负荷表现为重载和瞬变载荷。因此，机匣必须具备抗蠕变性能和抗高速冲击性能。国内外高速发展的航空市场对低成本、高可靠机匣有非常迫切的需求。

目前我国机匣的生产，主要采用特种合金镦粗-冲孔-近矩形环轧-热处理-后续机加工等工艺过程，轧制机匣环锻件到零件的材料利用率只有3.3％。机匣制造过程中需要大量机加工，浪费了大量材料，显著增加了材料费用和加工周期；而且大量机加工破坏了金属流线，损害了产品性能。开发机匣精密成形加工工艺，实现特种合金匣环锻件精密环锻件成形，进而大幅度提高性能、减小加工余量、提高材料利用率以及降低制造成本，成为我国特种合金机匣批量生产保持竞争力的唯一途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种航空发动机特种合金机匣环锻件的精密成形加工工艺，该工艺方法大幅度提高轧制特种合金机匣环锻件的内部组织均匀性和材料利用率，适用于稳定地大批量生产性能优异、寿命长的特种合金机匣环形零件。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种航空发动机特种合金机匣环锻件的精密成形加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1)根据机匣环锻件产品尺寸，确定机匣环锻件的轧制比，从而得到预成形环锻件尺寸；

S2)根据需要的变形量和驱动辊转速，确定轧制进给速度和芯辊转速；

S3)按照设定的驱动辊转速和轧制进给速度以及芯辊转速，对预成形环锻件进行轧制，得到近终形的机匣环锻件。

按上述方案，所述步骤S1)中包括如下内容：

S11)首先根据材料的塑性变形能力和精密轧制程度选取轧制比λ，对于特种合金热态轧制加工，λ选取1.05～1.3；

S12)根据特种合金机匣环锻件尺寸，通过下式确定预成形环锻件的尺寸：

其中，D,d为机匣环锻件的等效外径和内径，D₀,d₀为预成形环锻件的等效外径和内径。

按上述方案，所述步骤S2)中包括如下内容：

S21)采用给定设备条件下，环件轧制的每转进给量计算如下：

式中，Δh_p为每转进给量，P为轧制设备的轧制力，σ_s为轧制温度下机匣材料的屈服强度，b为机匣环件轴向高度，D₁,D₂分别为驱动辊和芯辊的等效工作外径，n为系数，其值为3～6；

S22)根据预成形环锻件尺寸、每转进给量和预计变形量确定轧制进给速度：