高温合金机匣环锻件应力均化方法与流程

本发明属于高温合金机匣环件塑性加工领域，具体涉及一种高温合金机匣环锻件应力均化方法。

背景技术

高温合金机匣环件是航空发动机的关键零件之一，其截面形状复杂，通常采用环件轧制或锻造的方法成形出带变截面形状的环锻件，然后再经过机械加工得到机匣零件。由于轧制或锻造过程中应变不均匀、温度不均匀，致使机匣环锻件残余应力分布不均匀，在后继的机械加工时，由于残余应力会导致发生严重变形影响机加工精度，从而在机加工过程中要对机匣环锻件进行多次去应力和矫正工作，才能继续进行精密机加工，这样使得加工周期非常长。

为了便于后续的精密机加工的顺利进行，现在应用的方法都无法有效地大幅度去除或者均化环锻件中的残余应力：采用高温退火去应力法，由于要升温到较高的温度，致使环锻件晶粒有粗化的倾向从而降低环锻件机械力学性能；采用振动去应力方法，由于高温合金固溶强化和沉淀强化从而具有远高于一般合金的强度和韧性，消除的应力值相比高温合金屈服强度几乎可以忽略，因此应力均化效果不佳。

因此亟需一种能够保证机匣环锻件应力均化的方法，以促进和提升高温合金机匣的制造加工效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高温合金机匣环锻件应力均化方法，本发明通过最小的力(最小变形量)对高温合金机匣环锻件施加均匀的周向塑性应变，来调整残余应力分布，能有效地均化各项应力沿圆周方向的均匀性，同时可以提供环锻件的圆度精度，在机加工前使机匣环锻件的应力分布均匀化以减少机加工变形，直接提高了机匣零件机加工效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种高温合金机匣环锻件应力均化方法，包括步骤：前期准备-测量高温合金机匣环锻件最大环径处的圆周长度l1和最小环径处的圆周长度l2，通过材料拉伸试验得到高温合金的屈服应力σ及所需应变∈，根据高温合金机匣环锻件横截面形状和尺寸制造胀形模具，胀形模具包括四周的若干瓣分瓣和中间的胀形锥头，分瓣内周面与胀形锥头光滑配合，胀形锥头的半锥角为θ，分瓣外周面与高温合金机匣环锻件内周面近似，胀形锥头下行时能推动所有分瓣向四周水平移动从而使高温合金机匣环锻件胀形；具体操作-将高温合金机匣环锻件加热到低于锻造温度均热后装上胀形模具，胀形锥头向下运行h1，保持一段时间后胀形锥头回程，将高温合金机匣环锻件绕自身轴线旋转一定角度，胀形锥头再在h1基础上向下运行h2并保持一段时间，胀形锥头实际下行总量h由应变∈、高温合金机匣环锻件最大环径处的圆周长度l1和半锥角θ确定，保证高温合金机匣环锻件各处都处于微小塑性变形状态；最后胀形锥头回程，取出高温合金机匣环锻件空冷至室温。

进一步地，胀形锥头实际下行总量

进一步地，胀形锥头向下运行保持1～5分钟；胀形锥头再在h1基础上向下运行保持15～30分钟。

进一步地，高温合金机匣环锻件装上胀形模具时，高温合金机匣环锻件大环径一端向上，胀形锥头向下运行，实时测量胀形模具与高温合金机匣环锻件大环径一端接触处的周长，达到l1时，将此处位置设为胀形原点。

进一步地，高温合金机匣环锻件尺寸的测量方法为：先用软尺或绳索逐一测量不同轴向高度的周向长度，得到最大环径处的圆周长度l1和最小环径处的圆周长度l2，然后再转化为最大环径和最小环径

进一步地，胀形模具具有12瓣分瓣，胀形锥头第一次回程后，将高温合金机匣环锻件绕自身轴线旋转15°，胀形锥头再在h1基础上向下运行h2。

进一步地，将高温合金机匣环锻件加热到0.8倍锻造温度均热后装上胀形模具。

本发明的有益效果是：

本发明通过最小的力(最小变形量)对高温合金机匣环锻件施加均匀的周向塑性应变，来调整残余应力分布，能有效地均化各项应力沿圆周方向的均匀性，同时可以提供环锻件的圆度精度，在机加工前使机匣环锻件的应力分布均匀化以减少机加工变形，直接提高了机匣零件机加工效率。

附图说明

图1是本发明实施例中的分瓣模具。

图中：1-分瓣；2-胀形锥头；3-高温合金机匣环锻件。

具体实施例

下面结合具体实施例对本发明作详细的说明。

一种高温合金机匣环锻件应力均化方法，包括步骤：

1.考虑到高温合金机匣环锻件3在前序的轧制过程中会产生椭圆、蝶形等各种缺陷，采用平均半径无法反映高温合金机匣环锻件3真实的大小，因此通过周长间接得到环径，误差小。先用软尺或绳索逐一测量不同轴向高度的周向长度，得到最大环径处的圆周长度l1和最小环径处的圆周长度l2，然后再转化为最大环径和最小环径

2.通过材料拉伸试验得到高温合金的屈服应力σ及所需应变∈。

3.根据高温合金机匣环锻件3横截面形状和尺寸制造胀形模具，胀形模具包括四周的12瓣分瓣1和中间的胀形锥头2，分瓣内周面与胀形锥头2光滑配合，胀形锥头2的半锥角为θ，分瓣1外周面与高温合金机匣环锻件3内周面近似，胀形锥头2下行时能推动所有分瓣1向四周水平移动从而使高温合金机匣环锻件3胀形。

4.将高温合金机匣环锻件3加热到0.8倍锻造温度均热后装上胀形模具，高温合金机匣环锻件3大环径一端向上。

5.胀形锥头2向下运行，实时测量胀形模具与高温合金机匣环锻件3大环径一端接触处的周长，达到l1时，将此处位置设为胀形原点。

6.胀形锥头2从胀形原点继续向下运行保持1～5分钟。

7.胀形锥头2回程到胀形原点以上位置，将机匣环锻件绕其轴线旋转15°。

8.胀形锥头2再向下运行，直到原点下方位置，保持15～30分钟。

9.胀形锥头2回程，取出高温合金机匣环锻件3空冷至室温。

本发明通过最小的力(最小变形量)对高温合金机匣环锻件3施加均匀的周向塑性应变，来调整残余应力分布，能有效地均化各项应力沿圆周方向的均匀性，同时可以提供环锻件的圆度精度，在机加工前使机匣环锻件的应力分布均匀化以减少机加工变形，直接提高了机匣零件机加工效率。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。