[发明专利]一种镍基高温合金带底筒形件旋压固溶处理复合成形方法

说明书

本发明公开了一种镍基高温合金带底筒形件旋压固溶处理复合成形方法：根据构件的壁厚、直径及加工余量，按照体积不变定律，预制相应尺寸的圆形板料毛坯；按体积不变原理及流动旋压时的减薄率，反推出圆形毛坯的直径及厚度；确定拉深旋压过程中固溶处理的次数；采用采用单旋轮、往返程旋压轨迹进行多道次拉深旋压；拉深旋压中间预制圆形板料毛坯时，采用真空固溶热处理消除材料加工硬化、恢复塑性。本发明可实现难变形镍基高温合金构件的室温成形，在成形过程中无需加热，且成形过程中只需一个芯模，能极大的提高生产效率、提高零件的表面质量、并降低制造成本。

技术领域

本发明涉及金属材料的塑性成形领域，尤其涉及一种镍基高温合金带底筒形件旋压固溶处理复合成形方法。

背景技术

镍基高温合金是指以镍为基体，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。因其具有较高的强度、良好的抗氧化和抗腐蚀性能等优点被广泛用于航空、航天、化工、舰船等高端技术领域。航空发动机及燃气轮机的燃烧室中含有大量的镍基高温合金(Haynes230)壳体构件，因此类零件需在高温、高压等恶劣环境下服役，其具有壁厚薄、高精度及高性能要求等特点。但由于镍基高温合金室温下成形加工硬化严重(加工硬化指数为0.78)，回弹严重，使得该类零件成形难度大，生产受到制约。

此类零件需要与其他零部件进行装配，其表面精度及尺寸精度要求较高，热成形可以消除加工硬化，但热成形时不可避免地产生表面氧化，从而严重降低其表面质量。目前通常采用的是多道次冲压拉深成形加固溶处理的工艺制备。而由于镍基高温合金材料的特殊性及拉深成形工艺本身的局限性，成形后的产品存在不同程度的壁厚减薄和壁厚不均匀现象，拉深成形所能获得的极限尺寸公差(筒部直径、锥面角度、壁厚等)难以保证，且多次拉深需多套模具，生产成本较高。

在实际生产过程中，一方面需要满足其表面质量及成形精度的要求；另一方面需要尽可能的简化生产工艺、提高生产效率、降低生产成本，以有利于工业生产；对于镍基合金的热成形，其加热方式及成形质量控制难度较大；而采用拉深成形，其壁厚均匀性无法保证。

发明内容

为了克服现有技术制备镍基高温合金构件成形精度不高的局限，本发明提供一种镍基高温合金带底筒形件旋压固溶处理复合成形方法；该方法既能制备出较高精度和优异力学性能的镍基高温合金构件，又能省去热成形时的专用加热设备，从而达到提高生产效率、降低制造成本的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种镍基高温合金带底筒形件旋压固溶处理复合成形方法，其包括如下步骤：

步骤一：根据构件的壁厚、直径及加工余量，按照体积不变定律，预制相应尺寸的圆形板料毛坯；圆形板料毛坯为(难变形)镍基高温合金，根据10-15mm的修边余量以及零件的尺寸，按体积不变原理及流动旋压时的减薄率，反推出圆形毛坯的直径及厚度。

步骤二：根据镍基高温合金拉深旋压时的极限拉深系数，确定拉深旋压过程中固溶处理的次数；

步骤三：采用相应的芯模及拉深旋压用旋轮，采用单旋轮、往返程旋压轨迹进行多道次拉深旋压；

步骤四：拉深旋压中间预制圆形板料毛坯的过程中，采用真空固溶热处理消除材料加工硬化，恢复塑性；在真空固溶热处理中，为提高构件固溶处理时温度的均匀性及防止晶粒长大，应首先在600℃及800℃进行均温处理，再提升至1190-1210℃进行固溶；均温及固溶处理时间根据圆形板料毛坯的壁厚，采用下式(1)-(3)计算获得，最后进行气淬冷却处理(冷却速度30-50℃/s)；

τ1＝(25～30)+2t (1)

τ2＝(25～30)+1.5t (2)

τ3＝(18～20)+0.5t (3)

式中，τ1、τ2及τ3分别为第一次均温、第二次均温及固溶处理的时间，t为坯料壁厚；