镍基高温合金C250钢薄壁椭球体冷态成形方法与流程

镍基高温合金c250钢薄壁椭球体冷态成形方法
技术领域
[0001]
本发明涉及椭球体成形的技术领域，具体涉及一种镍基高温合金c250钢薄壁椭球体冷态成形方法。


背景技术：

[0002]
空导弹是航空兵进行空中突击的现代主要武器之一，能从敌方防空武器射程以外发射，减少地面防空火力对载机的威胁，具有较高的目标毁伤概率，机动性强，隐蔽性好的优点。为了提高导弹武器的打击范围及突防能力，要求发动机为导弹武器提供更大的射程和速度，壳体重量以轻、节约材料、结构紧凑为最佳，从而减小装药壳体比重，增加弹药比重，提高武器威慑力；弹体外形利于减小空气阻力，精确制导。某空空导弹发动机壳体采用一种镍基高温合金c250(即co250，含钴马氏体时效钢)马氏体时效钢00ni18co8mo5tial，c250马氏体时效钢不同于一般的结构钢，属于特殊类型的钢种。它依靠镍为主的高合金含量而形成柔韧的铁－镍马氏体，并在时效过程中析出金属间化合物导致钢的强化，它的特点是在高强度等级时兼有优异的断裂韧性，该钢具有体心立方晶格，有6个滞移面和两个滑移方向，它的滑移系比碳强化的四方马氏体滑移系多，是一种高比强度、高比刚度的新型超高强度钢，其延伸率低，屈服强度高，抗拉强度可达1800mpa，高于d406a(30si2mncrmove)超高强度钢的抗拉强度(1620mpa)。c250马氏体时效钢屈强比值较d406a超高强度钢更高，材料的变形抗力较普通碳钢增大很多，是现有材料中具有高强度、高韧性的钢种。
[0003]
现有某型号发动机燃烧室壳体用重要件-薄壁椭球体采用镍基高温合金c250钢锻件机加去除余量的方法加工而成，由此方法加工的椭球体材料利用率仅为9％，单件生产周期长达14天，无法满足型号小批生产进度。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种镍基高温合金c250钢薄壁椭球体冷态成形方法，该方法工艺流程简单，产品质量稳定可控，提高了材料利用率，同时缩短了单件生产周期。
[0005]
为实现上述目的，本发明所设计的镍基高温合金c250钢薄壁椭球体冷态成形方法，包括如下步骤：
[0006]
1)按旋压工艺要求精车出筒形的锻环，锻环再经固溶处理；
[0007]
2)安装调整芯模和旋轮，试运行检测合格后，将旋压坯料安装于芯模上，固定于芯模尾端，启动尾顶轴向移动，推动旋压坯料将锻环装夹到位；
[0008]
3)启动三旋轮，在数控旋压机上将锻环进行三道次旋压，形成旋压筒段；
[0009]
4)旋压完成后，对旋压筒段脱模，进行固溶处理，消除旋压加工应力；
[0010]
5)将旋压筒段切割剖切成弧板，然后在三轴棍上进行校平，再剪圆，制成拉深钢板坯料；
[0011]
6)将拉深模安装于双动液压机上试运行，检测模具间隙均匀合格，拉深模凹模、压
边圈压料面均匀涂覆拉深油；将拉深钢板坯料放置于拉深模的凹模上，拉深钢板坯料与拉深模凸模、凹模、以及设备中心对中；
[0012]
7)第一次拉深：启动液压设备，压边滑块下行压料，运行凸模进行第一次拉深，形成拉深件半成品；
[0013]
8)将拉深件半成品进行固溶处理，消除加工硬化应力；
[0014]
9)第二次拉深：将固溶处理后的拉深件半成品放置于拉深模凹模上，启动液压设备，压边滑块下行压料，运行凸模进行第二次拉深，拉深深度达到设计总高度，形成椭球体拉深件。
[0015]
进一步地，所述步骤1)中，固溶处理具体工艺为：锻环的退火温度585℃～615℃，保温时间40min～60min，空冷；球化退火735℃～765℃，保温时间60min～90min，随炉冷却。
[0016]
进一步地，所述步骤1)中，锻环的晶粒度≥5级，单边壁厚≥7.5mm，精车后表面粗糙度达到1.6μm以上。
[0017]
进一步地，所述步骤3)中，旋压主轴转速为50～60rpm，进给比为0.8～1.2mm/r，道次减薄率为29％～32％。
[0018]
进一步地，所述步骤4)，固溶处理具体工艺为：在805℃～835℃条件下，保温时间30min～40min，空冷。
[0019]
进一步地，所述步骤7)中，以10mm/s～12mm/s的拉深速度进行第一次拉深，压边力为2.8mpa，拉深深度为总高度的0.6倍。
[0020]
进一步地，所述步骤8)中，固溶处理具体工艺为：在805℃～835℃条件下，保温时间30min～40min，空冷。
[0021]
再进一步地，所述步骤9)中，以10mm/s～12mm/s的拉深速度进行第二次拉深，压边力为3mpa。
[0022]
更进一步地，椭球体拉深件采用的是镍基高温合金c250钢板料；椭球体拉深件的最小直径为φ296mm～1200mm，最小壁度δ为2.0～4.1mm，椭球比m为1.68～2。
[0023]
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0024]
其一，本发明的方法工艺流程简单，产品质量稳定可控，材料利用率可达60％以上，单件生产周期缩短为1天，既降低生产成本，又能缩短生产周期，满足小批生产进度。
[0025]
其二，本发明的方法与已有的机械去除余量的加工方式相比，具有材料利用率高，椭球体尺寸精度高，稳定性好，生产周期短的优点。
[0026]
其三，本发明的拉深加工方法只需投入一套拉深模，采用的拉深模由凸模、凹模、刚性压边圈组成，所得到的椭球体拉深件良好成形，尺寸精度高，稳定性好，可用于固体火箭发动机壳体。
附图说明
[0027]
图1为锻环的结构示意图；
[0028]
图2为旋压筒段的结构示意图；
[0029]
图3为拉深钢板坯料的结构示意图；
[0030]
图4为拉深件半成品的结构示意图；
[0031]
图5为椭球体拉深件的结构示意图；
[0032]
图中：锻环1、旋压筒段2、拉深钢板坯料3、拉深件半成品4、椭球体拉深件5。
具体实施方式
[0033]
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
[0034]
实施例1
[0035]
本实施例的镍基高温合金c250钢薄壁椭球体冷态成形方法，包括如下步骤：
[0036]
1)按旋压工艺要求精车出筒形的锻环1，锻环经固溶处理，锻环1的退火温度600℃
±
15℃，保温时间60min，空冷；球化退火750℃
±
15℃，保温时间90min，随炉冷却，锻环1的晶粒度≥5级，单边壁厚≥7.5mm，精车后表面粗糙度达到1.6μm以上；
[0037]
2)芯模安装和旋轮安装调整，试运行检测合格，将上述旋压坯料安装于旋压芯模上，固定于芯模尾端，启动尾顶，轴向移动，推动坯料将锻环1装夹到位；
[0038]
3)启动三旋轮，在数控旋压机上将锻环1进行三道次旋压，主轴转速60rpm，进给比1.2mm/r，道次减薄率32％，形成旋压筒段2；
[0039]
4)旋压完成后，对旋压筒段2脱模，进行固溶处理，在820℃
±
15℃条件下，保温时间40min，空冷，消除旋压加工应力；
[0040]
5)将旋压筒段2切割剖切成弧板，后在三轴棍上进行校平，再剪圆，制成拉深钢板坯料3；
[0041]
6)拉深模安装与调整，将拉深模安装于双动液压机上试运行，检测模具间隙均匀合格，拉深模凹模、压边圈压料面均匀涂覆拉深油；将上述拉深钢板坯料3放置于拉深模的凹模上，拉深钢板坯料3与拉深模凸模、凹模以及设备中心对中；
[0042]
7)第一次拉深：启动液压设备，压边滑块下行压料，凸模运行，以12mm/s的拉深速度，进行第一次拉深，压边力2.8mpa，拉深深度为总高度的0.6倍，形成拉深件半成品4；
[0043]
8)将拉深件半成品4进行固溶处理，在820℃
±
15℃条件下，保温时间40min，空冷，消除加工硬化应力；
[0044]
9)第二次拉深：将固溶处理后的拉深件半成品4放置于拉深模凹模上，启动液压设备，压边滑块下行压料，凸模运行，以12mm/s的拉深速度进行第二次拉深，压边力为3mpa，拉深深度达到设计总高度，形成椭球体拉深件5，形成得拉深件检测结果如表1所示。
[0045]
表1椭球体拉深件检测结果
[0046][0047]
实施例2
[0048]
本实施例的镍基高温合金c250钢薄壁椭球体冷态成形方法，包括如下步骤：
[0049]
1)按旋压工艺要求精车出筒形的锻环1，锻环经固溶处理，锻环1的退火温度600℃
±
15℃，保温时间40min，空冷；球化退火750℃
±
15℃，保温时间60min，随炉冷却，锻环1的晶粒度≥5级，单边壁厚≥7.5mm，精车后表面粗糙度达到1.6μm以上；
[0050]
2)芯模安装和旋轮安装调整，试运行检测合格，将旋压坯料安装于旋压芯模上，固定于芯模尾端，启动尾顶，轴向移动，推动坯料将锻环1装夹到位；
[0051]
3)启动三旋轮，在数控旋压机上将锻环1进行三道次旋压，主轴转速50rpm，进给比0.8mm/r，道次减薄率29％，形成旋压筒段2；
[0052]
4)旋压完成后，对旋压筒段2脱模，进行固溶处理，在820℃
±
15℃条件下，保温时间30min，空冷，消除旋压加工应力；
[0053]
5)将旋压筒段2切割剖切成弧板，后在三轴棍上进行校平，再剪圆，制成拉深钢板坯料3；
[0054]
6)拉深模安装与调整，将拉深模安装于双动液压机上试运行，检测模具间隙均匀合格，拉深模凹模、压边圈压料面均匀涂覆拉深油；将上述拉深钢板坯料3放置于拉深模的凹模上，拉深钢板坯料3与拉深模凸模、凹模以及设备中心对中；
[0055]
7)第一次拉深：启动液压设备，压边滑块下行压料，凸模运行，以10mm/s的拉深速度，进行第一次拉深，压边力2.8mpa，拉深深度为总高度的0.6倍，形成拉深件半成品4；
[0056]
8)将拉深件半成品4进行固溶处理，在820℃
±
15℃条件下，保温时间30min，空冷，消除加工硬化应力；
[0057]
9)第二次拉深：将固溶处理后的拉深件半成品4放置于拉深模凹模上，启动液压设备，压边滑块下行压料，凸模运行，以10mm/s的拉深速度进行第二次拉深，压边力为3mpa，拉深深度达到设计总高度，形成椭球体拉深件5，形成得拉深件检测结果如表2所示。
[0058]
表2椭球体拉深件检测结果
[0059][0060]
根据表1和表2检测结果数据显示，按本发明方法实施例1～2所得到的椭球体拉深件良好成形，尺寸精度高，稳定性好。
[0061]
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。