一种飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺的制作方法

本申请涉及工件锻造领域，特别是涉及一种飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺。

背景技术：

arj21飞机的中央翼前梁框，一般使用进口自由锻件加工零件，加工量大，成本高，加工周期长，易变形，并且，全部采用进口自由锻件加工零件，容易因国际政策因素导致无法采购。而商飞arj21飞机已进入批量生产阶段，所以需要使用更加经济，综合性能更好的中央翼前梁框模锻件加工零件。

因此，如何有效提高飞机用中央翼前梁框的加工效率和使用性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

申请内容

本申请的目的是提供一种飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，用于提高中央翼前梁框模锻件的综合性能，满足使用需求。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，包括以下步骤：

铸锭验收→挤压备料→锻前加热→锻造打弯→预模锻前加热→预模锻→模锻前加热→模锻→洗修火检→淬火→矫直冷变形→时效→检测→验收；

其中，所述步骤“锻前加热”中包括：打弯模在工具加热炉中加热，并将毛料加热到420～440℃，保温165-495分钟；

所述步骤“预模锻前加热”中包括：预压模在工具加热炉中加热，并将坯料加热到420～440℃，保温165-495分钟；

所述步骤“模锻前加热”中包括：终压模在工具加热炉中加热，并将坯料加热到420～440℃，保温100-300分钟。

优选的，所述步骤“铸锭验收”包括：获取7050合金铸锭，并且，铸锭合金中的液态氢含量≤0.10ml/100gal；

所述步骤“挤压备料”包括：铸锭经φ650挤压筒挤压成φ165±2mm棒坯，检查低倍组织和断口，不得有缩尾、成层及粗晶环等缺陷；加工锯切铸锭尺寸至φ165±2mm×2000±20mm。

优选的，所述步骤“锻造打弯”包括：采用30000吨水压机和10000吨油压机，利用打弯模对挤压毛料进行铸造打弯；开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；打弯1火次完成后，将挤压毛料放入模腔限位槽内缓慢上压，10000吨油压机下压量设定参考50mm。

优选的，所述步骤“预模锻”包括：采用30000吨水压机和预压模对坯料进行预铸造；开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；坯料放入预压模内模锻，注意坯料摆位居中；预模锻火次为2火次，第一火次欠压量控制8-12mm，第二火次欠压量控制0-3mm；模具温度控制以坯料测量的终锻温度为准，如果坯料终锻温度低至380℃，模具必须返炉重新进行“预模锻前加热”步骤。

优选的，所述步骤“模锻”中包括：采用30000吨水压机和终压模对坯料进行铸造；开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；坯料放入终压模内模锻，注意坯料摆位居中；模锻火次为2火次，第一火次欠压量为7-9mm，第二火次欠压量为0-3mm；模具温度控制以坯料测量的终锻温度为准，如果坯料终锻温度低至380℃，模具必须返炉进行“模锻前加热”步骤。

优选的，所述步骤“淬火”中包括：采用淬火炉，并利用淬火专用料框装料入框，锻件彼此间隔105mm以上，每炉最大装炉件数不大于24件；在锻件尾部位置的1/2厚度处及锻件最厚部位钻φ5×30mm孔各插1根热电偶；炉温稳定在477±5℃后装炉；锻件的最大热处理厚度是80mm；定温：477±5℃，铸锭保温240分钟，加热介质为空气，保温结束后出炉水淬，淬火水温60-71℃，转移时间≤25秒，并如实记录。

优选的，所述步骤“矫直冷变形”中包括：采用30000吨水压机，和冷变形模对锻件进行加工；锻件放入冷变形模内进行冷压缩变形，冷变形率1％～5％，按2％控制，并在锻件的检测点位置进行检测，锻件不平度控制在3mm以内。

优选的，所述步骤“时效”中包括：

采用12吨时效炉进行时效，允许几个淬火热处理批合炉时效，单炉最大装炉件数不能超过24件；采用专用料框装料，锻件在尾部1/2厚度处及锻件最厚部位钻φ5×30mm孔各插1根热电偶；如实记录两根电偶的位置及温度数据；锻件间隔105mm以上，并沿时效炉循环风风向摆放；时效制度：第一阶段121±5℃，金属保温4小时；第二阶段177±5℃，金属保温6.5小时；加热介质为空气，保温结束后出炉空冷。

优选的，所述步骤“洗修火检”中，包括：

锻件如有折叠修伤等情况火检未通过时，允许返压1火次，执行“模锻前加热”和“模锻”步骤；并且，当筋条处未充满尺寸≤3mm可以通过火检。

优选的，所述步骤“锻造打弯”与所述步骤“预模锻前加热”之间还包括步骤“蚀洗修伤”，所述步骤“蚀洗修伤”包括：对锻件进行酸碱清洗，观察损伤并修复；

所述步骤“预模锻”与所述步骤“模锻前加热”之间还包括步骤“工序切边”，所述步骤“工序切边”包括：根据预设尺寸要求，将锻件两端头的毛边及定位凸台切除；

所述步骤“模锻”与所述步骤“洗修火检”之间还包括步骤“切边”，所述步骤“切边”包括：按照锻件图纸及数模要求加工凸台及切除毛边，毛边残留量≤3mm。

本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，包括以下步骤：

铸锭验收→挤压备料→锻前加热→锻造打弯→预模锻前加热→预模锻→模锻前加热→模锻→洗修火检→淬火→矫直冷变形→时效→检测→验收；其中，所述步骤“锻前加热”中包括：打弯模在工具加热炉中加热，并将毛料加热到420～440℃，保温165-495分钟；所述步骤“预模锻前加热”中包括：预压模在工具加热炉中加热，并将坯料加热到420～440℃，保温165-495分钟；所述步骤“模锻前加热”中包括：终压模在工具加热炉中加热，并将坯料加热到420～440℃，保温100-300分钟。该飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，可以生产出综合性能好，加工量小，不易变形的中央翼前梁框，能够代替进口锻件，满足商业飞机的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件锻造装框时一种具体实施方式的主视图；

图2为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件锻造装框时一种具体实施方式的附视图；

图3为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件的热处理热电偶设置位置示意图；

图4为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件的冷变形检测位置图；

其中：1-锻件、2-料框、3-尾部、4-锻件最厚部位、5-检测点。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，用于提高中央翼前梁框模锻件的综合性能，满足使用需求。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1至图4，图1为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件锻造装框时一种具体实施方式的主视图；图2为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件锻造装框时一种具体实施方式的附视图；图3为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件的热处理热电偶设置位置示意图；图4为本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件的冷变形检测位置图。

在该实施方式中，飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，包括以下步骤：

铸锭验收→挤压备料→锻前加热→锻造打弯→预模锻前加热→预模锻→模锻前加热→模锻→洗修火检→淬火→矫直冷变形→时效→检测→验收。

具体的，步骤“锻前加热”中具体包括：打弯模在工具加热炉中加热，加热定温450℃，加热至少24小时；将毛料在合用炉中加热到420～440℃，保温165-495分钟；其中，打弯模可以采用arj飞机通用打弯模。

步骤“预模锻前加热”中包括：预压模在工具加热炉中加热，加热定温450℃，加热至少24小时，并将坯料在合用炉中加热到420～440℃，保温165-495分钟；

步骤“模锻前加热”中包括：终压模在工具加热炉中加热，加热定温450℃，加热至少24小时，并将坯料在合用炉中加热到420～440℃，保温100-300分钟。

在上述各实施方式的基础上，步骤“铸锭验收”包括：获取7050合金铸锭，并且，铸锭合金中的液态氢含量≤0.10ml/100gal；

步骤“挤压备料”包括：铸锭经φ650挤压筒挤压成φ165±2mm棒坯，检查低倍组织和断口，不得有缩尾、成层及粗晶环等缺陷；加工锯切铸锭尺寸至φ165±2mm×2000±20mm。

在上述各实施方式的基础上，步骤“锻造打弯”包括：采用30000吨水压机和10000吨油压机，利用打弯模对挤压毛料进行铸造打弯；开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；打弯1火次完成后，将挤压毛料放入模腔限位槽内缓慢上压，10000吨油压机下压量设定参考50mm。

在上述各实施方式的基础上，步骤“预模锻”包括：采用30000吨水压机和预压模对坯料进行预铸造；开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；坯料放入预压模内模锻，注意坯料摆位居中；预模锻火次为2火次，第一火次欠压量控制8-12mm，第二火次欠压量控制0-3mm；模具温度控制以坯料测量的终锻温度为准，如果坯料终锻温度低至380℃，模具必须返炉重新进行“预模锻前加热”步骤。

在上述各实施方式的基础上，步骤“模锻”中包括：采用30000吨水压机和终压模对坯料进行铸造；开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；坯料放入终压模内模锻，注意坯料摆位居中；模锻火次为2火次，第一火次欠压量为7-9mm，第二火次欠压量为0-3mm，即合模时预留一定的余量，方便后续加工；模具温度控制以坯料测量的终锻温度为准，如果坯料终锻温度低至380℃，模具必须返炉进行“模锻前加热”步骤。

在上述各实施方式的基础上，步骤“淬火”中包括：采用淬火炉，并利用淬火专用料框2装料入框，锻件1彼此间隔105mm以上，每炉最大装炉件数不大于24件；在锻件1尾部3位置的1/2厚度处及锻件最厚部位4钻φ5×30mm孔各插1根热电偶；炉温稳定在477±5℃后装炉；锻件1的最大热处理厚度是80mm；定温：477±5℃，铸锭保温240分钟，加热介质为空气，保温结束后出炉水淬，淬火水温60-71℃，转移时间≤25秒，并如实记录。

在上述各实施方式的基础上，步骤“矫直冷变形”中包括：采用30000吨水压机，和冷变形模对锻件1进行加工；锻件1放入冷变形模内进行冷压缩变形，冷变形率1％～5％，按2％控制，并在锻件1的检测点5位置进行检测，锻件1不平度控制在3mm以内。

在上述各实施方式的基础上，步骤“时效”中包括：

采用12吨时效炉进行时效，允许几个淬火热处理批合炉时效，单炉最大装炉件数不能超过24件；采用专用料框2装料，锻件1在尾部31/2厚度处及锻件最厚部位4钻φ5×30mm孔各插1根热电偶；如实记录两根电偶的位置及温度数据；锻件1间隔105mm以上，并沿时效炉循环风风向摆放；时效制度：第一阶段121±5℃，金属保温4小时；第二阶段177±5℃，金属保温6.5小时；加热介质为空气，保温结束后出炉空冷。

在上述各实施方式的基础上，步骤“洗修火检”中，包括：

锻件1如有折叠修伤等情况火检未通过时，允许返压1火次，执行“模锻前加热”和“模锻”步骤；并且，当筋条处未充满尺寸≤3mm可以通过火检。

在上述各实施方式的基础上，步骤“锻造打弯”与步骤“预模锻前加热”之间还包括步骤“蚀洗修伤”，步骤“蚀洗修伤”包括：对锻件1进行酸碱清洗，观察损伤并修复；

在上述各实施方式的基础上，步骤“预模锻”与步骤“模锻前加热”之间还包括步骤“工序切边”，步骤“工序切边”包括：根据预设尺寸要求，将锻件1两端头的毛边及定位凸台切除；

在上述各实施方式的基础上，步骤“模锻”与步骤“洗修火检”之间还包括步骤“切边”，步骤“切边”包括：按照锻件1图纸及数模要求加工凸台及切除毛边，毛边残留量≤3mm；

实施例：

飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，包括以下步骤：

步骤s1：铸锭验收

化学成分为合金：7050，化学成分应符合ams-a-22771最新版的要求；合金的液态氢含量应不大于0.10ml/100gal。

步骤s2：挤压备料

铸锭挤压：铸锭经φ650挤压筒挤压成φ165±2mm棒坯，检查低倍和断口，不得有缩尾、成层及粗晶环等缺陷；毛料锯切：加工锯切毛料尺寸至φ165±2×2000±20mm；印记：合金、批次、件号。

步骤s3：锻前加热

模具加热：arj打弯模在工具加热炉中加热，加热定温450℃，加热至少24小时；毛料加热：在合用炉中加热，加热温度420～440℃，保温165-495分钟。

步骤s4：锻造打弯

使用设备：30000吨水压机、10000吨油压机；使用模具：arj打弯模；锻造工艺要求：开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；打弯1火完成，将挤压毛料放入模腔限位槽内缓慢上压，10000吨油压机下压量设定参考50mm；印记：逐件在锻坯端部用钢印打上合金、批次、件号。

步骤s5：洗修

按q/swajgy035600执行。

步骤s6：预模锻前加热

模具加热：预压模在工具加热炉中加热，加热定温450℃，加热至少24小时；坯料加热：在合用炉中加热，加热温度420～440℃，保温165-495分钟。

步骤s7：预模锻

使用设备：30000吨水压机；使用工具：预压模；锻造工艺要求：开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；坯料放入预压模内模锻，注意坯料摆位居中；预模锻火次(取样余料区设计热件厚度46mm)：2火完成，第一火欠压量控制8-12mm，第二火欠压量控制0-3mm；模具温度控制以坯料测量的终锻温度为准，如果坯料终锻温度低至380℃，模具必须返炉按步骤s6的要求进行加热；印记：逐件在锻坯端部用钢印打上合金、批次、件号。

步骤s8：工序切边

按照q/swajgy035700要求执行,两端头的毛边及定位凸台全部切除。

步骤s9：洗修

按q/swajgy035600执行。

步骤s10：模锻前加热

模具加热：终压模在工具加热炉中加热，加热定温450℃，加热至少24小时；坯料加热：在合用炉中加热，加热温度420～440℃，保温100-300分钟。

步骤s11：模锻

使用设备：30000吨水压机；使用工具：终压模；锻造工艺要求：开锻温度400～440℃，终锻温度≥380℃，逐件测量和记录始锻与终锻温度；坯料放入终压模内模锻，注意坯料摆位居中；模锻火次(连皮凸台设计热件厚度40mm)：2火，第一火欠压量7-9mm；第二火欠压量：0-3mm；模具温度控制以坯料测量的终锻温度为准，如果坯料终锻温度低至380℃，模具必须返炉按照步骤s10的要求进行加热；印记：逐件在锻坯端部用钢印打上合金、批次、熔次、件号。

步骤s12：切边

按照锻件1图纸及数模要求加工凸台及切除毛边，毛边残留量≤3mm。

步骤s13：洗修火检

锻件1如有折叠修伤等情况火检未通过时，允许返压1火，执行步骤s10，筋条处未充满尺寸≤3mm可以通过火检，后续矫直冷变形步骤中可以补充筋条处的未充满尺寸，将筋条处加工合格。

步骤s14：淬火

使用设备：4#淬火炉；装炉；用淬火专用料框2装料入框，锻件1彼此间隔105mm以上，每炉最大装炉件数不大于24件，装框示意如附图1所示；锻件1在附图2所示尾部3位置的1/2厚度处及锻件最厚部位4钻φ5×30mm孔各插1根热电偶；炉温稳定在477±5℃后装炉；淬火制度：本锻件1的最大热处理厚度是80mm；定温：477±5℃，金属保温240分钟，加热介质为空气，保温结束后出炉水淬，淬火水温60-71℃；转移时间≤25秒，并如实记录；除以上要求外，其余按q/swajgy035800执行。

步骤s15：矫直冷变形

使用设备：30000吨水压机；使用工具：冷变形模；锻件1放入冷变形模内进行冷压缩变形，冷变形率1％～5％，按2％控制，检测点5按附图3进行，翘曲要求：锻件1不平度控制3mm以内；除以上要求外，其余按q/swajgy036000，q/swajgy036100执行。

步骤s16：人工时效

使用设备：12吨时效炉；装炉；允许几个淬火热处理批合炉时效，单炉最大装炉件数不能超过24件；用专用料框2装料，锻件1在附图2所示尾部3位置1/2的厚度处及锻件最厚部位4钻φ5×30mm孔各插1根热电偶；如实记录两根电偶的位置及温度数据；锻件1间隔105mm以上，并沿时效炉循环风风向摆放；装框示意如附图1所示；时效制度：第一阶段121±5℃，金属保温4小时；第二阶段177±5℃，金属保温6.5小时；加热介质为空气，保温结束后出炉空冷；除以上说明外，其余按q/swajgy035900执行。

步骤s17：超声波探伤

按ams-std-2154要求对锻件1进行100％水浸法超声波探伤，探伤级别为b级。探伤具体操作见工艺附件：左中央翼前梁框锻件1超声波探伤工艺卡(a版)。

步骤s18：取样

按左中央翼前梁框锻件1首件取样图纸要求获取试验所需试样；切取化学成分3处各1个，低倍试块4处各1个；切取纵向和横向力学性能试样3处(每个方向2根)，s-l、l-t、t-l向断裂韧性各一个；切取抗应力腐蚀试样3个，高倍2个；切取硬度及电导率试样，6处各1个。

步骤s19-1：力学性能(拉伸)测试

拉伸测试在拉伸试样上进行；按astmb557的要求进行测试。

步骤s19-2：电导率测试

电导率测试在电导率试样上进行；按astme1004规定测试锻件1的电导率。

步骤s19-3：布氏硬度测试

布氏硬度检测在硬度试块上进行；布氏硬度测试按astme10的要求进行。

步骤s19-4：低倍组织检查

低倍组织检查在低倍试块上进行；按astme340的要求进行检查。

步骤s19-5：化学成分检查

化学成分检查在化学成分试块上进行；按en14242的要求进行检查。

步骤s19-6：显微组织检查

显微组织检查在高倍试样上进行；按astme407的要求进行检查。

步骤s19-7：抗应力腐蚀性能测试

抗应力腐蚀性能测试在应力腐蚀试块上进行；按astmg47要求进行测试。

步骤s19-8：断裂韧度测试

断裂韧度测试在断裂韧性试块上进行；按astmb645要求进行测试。(测试委托单注明：测试结果判定依据astmb645规定，除astmb645规定的和等于或超过kic极限外的kq值需满足astme399中kic要求)。

步骤s20：成品检查和验收

锻件1成批提交检查和验收；逐件检查锻件1的尺寸外形和表面质量，检查结果应符合锻件1图纸的要求；审查所有的控制工序已全部完成；审查锻件1的印记，印记内容包括：锻件1代号、合金状态、熔炼炉号、批次、顺序号、热处理炉号及检印；审查所有的试验报告应符合锻件1图纸和ams-a-22771最新版的要求；开具产品质量证明书；除以上说明外，其余按q/swajgy036300执行。

步骤s21：包装和标记

锻件1按astmb660要求入箱保存和包装；其余按q/swajgy036400执行。

步骤s22：发货和存储

发送的货物按照mil-std-129做标记，每个包装箱应牢固并清楚的标明以下内容：产品标准(ams-a-22771最新版)、合金及热处理状态、批次、订单号、数量。

本实施例所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺，可以生产出综合性能好，加工量小，不易变形的中央翼前梁框，能够代替进口锻件，满足商业飞机的使用需求。

以上对本申请所提供的飞机用中央翼前梁框模锻件生产工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。