[发明专利]高温合金双环多支板类薄壁铸件精确热矫形模具及方法

说明书

本发明涉及航空制造技术领域，具体地，涉及高温合金双环多支板类薄壁铸件精确热矫形模具及其应用方法，包括上模具和下模具，上模具的表面与所述薄壁环形铸件的腔体与一侧端面相贴合，下模具的表面与另一侧端面相贴合；通过模具在高温状态下热膨胀力控制双环多支板类薄壁铸件的圆度与平面度。矫形温度为高温合金液相限温度以下，矫形温度、保温时间、模具与铸件的间隙与矫形量直接相关，根据需要矫形量设置热处理温度，实现一次性精确矫形。采用该矫形模具与工艺方法，有效的解决了高温合金双环多支板类薄壁铸件椭圆度与平面跳动尺寸精度问题，使其满足发动机等零件的机加工与装配要求。

技术领域

本发明专利涉及高温合金精密铸造领域，具体地，是涉及一种高温合金双环多支板类薄壁铸件精确热矫形模具及其方法。

背景技术

高温合金零部件是航空发动机、燃气轮机的重要组成部分，在航空发动机中重量占比40%-60%。航空发动机的整体机匣、导向器等高温合金双环多支板类热端部件主要依赖熔模铸造成型。热端部件价值量高、技术难度大，是性能提升的关键。在高温合金双环多支板类薄壁铸件铸造过程中，蜡模的收缩与变形、型壳蠕变变形、金属凝固冷却应力应变、补焊和热处理变形等，都是造成铸件最终尺寸误差与变形的重要因素，而多个工序产生的多源异类误差累积和耦合传递机制复杂，使复杂铸件精度控制成为制约其批量制造的重大难题。这类铸件因为尺寸精度造成的报废已高达20%左右，对产品合格率造成了较大影响。

针对高温合金双环多支板类薄壁铸件产生的尺寸超差问题，其变形量的控制更是机匣类铸件制造技术提升的关键。所以，解决薄壁环形机匣零件铸造后变形问题已迫在眉睫。特别是因为浇注系统凝固收缩与凝固组织的影响在铸件端面产生平面跳动，因为凝固收缩不均产生的环形铸件产生椭圆度，影响发动机的加工与装配误差，对发动机可靠性产生重要影响。

经过对现有技术的检索发现，申请号为201711466608.3的中国发明专利，公开了一种薄壁高温合金精密铸件局部热处理矫正方法。该专利主要针对半圆形薄壁高温合金铸件的尺寸超差，通过工装锁紧装置使超差区域的实际尺寸与理论尺寸差异为零，原理上是通过力的作用限制性约束铸件变形，然后去应力热处理退火。但是该专利的不足之处在于只能适应于特定薄壁C形或弧形铸件，锁紧工装在热处理过程中也会变形，而且未达到低应力塑性变形在工装去除后存在应力回复变形，其尺寸精度无法保证，且对铸件端面尺寸无法矫形，无法保证铸件的平面度，反而会增加平面粗糙度。

申请号为201110293849.9的中国发明专利，涉及一种精铸机匣结构件热校型方法。该专利利用热校型胎具在真空炉中对铸件热校型，解决铸件的变形问题以控制尺寸精度。但该专利不足之处在于：热校型没有实现精确定量，要反复摸索合适参数反复热校型，而且轴向校正量需要加载块和止位杆等装置施加力的作用，结构复杂，操作困难。所选热校型胎具材料为高温合金K424，在热处理过程中与机匣铸件高温合金变形大小基本一致，不能实现校型；且外环径向校正量无法精确控制，内环尺寸没有校正属于局部校型。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高温合金双环多支板类薄壁铸件精确热矫形模具及其方法，解决高温合金双环多支板类薄壁铸件椭圆度与平面跳动尺寸精度问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种高温合金双环多支板类薄壁铸件精确热矫形模具，用于对双环多支板类薄壁铸件进行热矫形，包括上模具和下模具，其中上模具的表面与双环多支板类薄壁铸件的腔体内侧端面相贴合，下模具的表面与另一侧端面相贴合。

所述上模具和下模具是位于双环多支板类薄壁铸件的上端面与下端面，且所述上模具与所述下模具压紧双环多支板类薄壁铸件，实现对双环多支板类薄壁铸件内、外环进行压紧，从而实现对外环平面度、内外环高度差进行校准；

所述上模具的外型面结构与双环多支板类薄壁铸件外环的内型面形状结构一致，上模具的内环型面与双环多支板类薄壁铸件内环的内型面形状结构一致，两者贴合安置，实现对曲面结构精确矫正；