一种内吊耳异形罩的加工工艺的制作方法

本发明涉及锻造制造
技术领域：
，具体涉及一种内吊耳异形罩的加工工艺。
背景技术：
：异形罩零件应用于航天发射舱，是火箭电子仪器重要的保护罩，其最大外径φ612,最小内径φ450,高度430，最小壁厚3mm，现有的异形罩由zl205a铝合金铸件加工而成。zl205a铝合金铸件加工而成的异形罩，在加工过程中由于模具结构、型砂的透气性、干湿性、浇注温度、浇注速度、保湿时间等诸多因素制约，导致铸件在内侧对称的异形罩上的两个吊耳根部一直存在气孔、砂眼、疏松等缺陷无法根除。该根部缺陷通过打磨、堆焊、去应力处理，在最终使用时，即使铸件力学性能合格，但吊耳根部堆焊处没有足够的强度，也无法承载异形罩自身重量和内部组装件重量，导致在使用过程中因承载能力差而断裂，造成重大安全事故，严重影响航天火箭发射进程，给国家造成重大经济损失。使用锻造工艺可以改善上述问题，锻造是一种利用锻压机对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形的机械加工方法。通过锻造工艺可以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件，通过锻造能够消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，同时由于锻造保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件，锻造在负载高、工作条件严峻的重要机械零件的制造中具有重要应用。但是内吊耳异形罩在锻造生产中，由于锻造温度高，设备载荷大，模具易变形和磨损，导致内吊耳异形罩产生裂纹和空隙，内吊耳异形罩的性能难以保证，因此需要改善锻造温度来提高内吊耳异形罩的性能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种内吊耳异形罩的加工工艺，以解决由于锻造过程温度高，导致内吊耳异形罩产生裂纹和空隙的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供一种内吊耳异形罩的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，制模：按锻件内壁尺寸设计芯辊，芯辊的凹槽斜度4～6°，按锻件外形尺寸设计辗辊以及芯辊固定套；步骤二，锻件坯料制作：下料φ300×770、剥皮并倒角后用电炉加热坯料至450～470℃，按1.5mm/min，保温7～8h，坯料到保温时间后从电炉中取出，在25000kn压力机上镦料、冲孔、扩孔和整形，完成制坯；步骤三，锻件成型：将锥形坯料套在芯辊上，启动设备将芯辊固定套套在芯辊上端，固定好芯辊，前移辗辊接触锻件锥形坯料后，在辗薄壁厚的过程中成形锻件；步骤四，二次成型：将已制作好的坯料套入芯辊，启动设备，在辗辊的不断辗压下最终成型锻件；步骤五，淬火：在温度为480～520℃下保温180～250min，水冷，时效145～160℃，保温14～18h，空冷。本发明的工作原理及有益效果：本方案先进行制模，按锻件内壁尺寸设计芯辊，凹槽斜度4～6°，便于脱模，按锻件外形尺寸设计辗辊以及芯辊固定套，脱模模具设计好后，芯辊固定套套在芯辊上端，起到固定芯辊的作用；然后进行锻件胚料的制作，下料φ300×770，剥皮并倒角后用电炉加热坯料至450～470℃，按1.5mm/min保温7～8h，坯料到保温时间后从电炉取出，在25000kn压力机上镦料、冲孔、扩孔、整形，制作成锥形筒体，完成制坯；下一步锻件成型，将已制作的锥形坯料套在辊芯上，启动设备将芯辊固定套套在芯辊上端，固定好芯辊，前移辗辊接触锻件锥形坯后，在辗薄壁厚的过程中锻件成型；本方案采用的是二次锻造，把已经制作好的坯料套入芯辊中，启动设备，辗辊不断辗轧，最终得到成型的锻件，锻造后的坯料内部组织已经从铸造组织变为加工组织，热加工相对容易辗轧，并且，为了满足最终材料性能，锻造时要进行三个方向辗轧；为了消除应力，最后在温度为480～520℃下保温180～250min，水冷，时效145～160℃，保温14～18h，然后放置在空气中冷却。本发明采用锻造+辗轧的组合加工方式再配以必要的时效热处理，才能达到航空航天所需材料性能由于现有技术锻造温度高，导致晶粒严重细化，然而坯料内部依然存在着一些较大晶粒，这些晶粒主要来源两个方面。一方面：变形初期不同晶粒间的变形不均匀，导致再结晶晶粒在某些区域优先生成，优先形成的再结晶区域很容易吸纳变形，后续变形主要集中在这一区域，导致一些原始粗晶内变形不深入，而形成了残留的原始晶粒。另一方面一些动态再结晶晶粒的异常长大，也是粗晶的主要来源之一，因此本发明采用锻造+辗轧的组合加工方式，将淬火温度控制在480～520℃下并且保温180～250min，然后进行水冷，时效145～160℃，保温14～18h，低温变形时会在粗晶内部引入大量的孪晶，这些孪晶在后续的退火或热变形过程中为再结晶提供形核场所，进而起到细化粗晶的作用。这里温度的选择是能否在粗晶中引入孪晶的关键因素之一，过低的温度会导致开裂，过高的温度很难在设备中引入孪生变形。待晶粒充分细化后，进行最终锻造成形，本发明解决由于过低或者过高的温度导致设备载荷大，模具易变形和磨损，导致内吊耳异形罩产生裂纹和空隙的问题。进一步，所述步骤一中的芯辊和辗辊均选用5crnimo材料制成。进一步，所述步骤一中芯辊的凹槽斜度为5°。附图说明图1为本发明一种内吊耳异形罩的加工工艺的锻件制坯示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例：一种内吊耳异形罩的加工工艺，包括以下步骤：步骤一，制模：按锻件内壁尺寸设计芯辊，选用5crnimo材料制成，芯辊的凹槽斜度5°，按锻件外形尺寸设计辗辊以及芯辊固定套；1：材料采购，按gb/t1299-2000标准采购φ350棒料。2：材料复验，材料入厂复验项目有化学成份、力学性能、低倍、非金属夹杂物，符合gb/t1299-2000标准要求后投入使用。3：下料，芯辊下料规格φ350×690，辗辊下料规格φ350×640。4：加热，1500～1180℃，按0.3～0.8mm/min保温100～280min。5：镦料，镦粗至各长度的一半高。6：拔长，拔长φ350规格，尽料长。7：镦粗，镦粗至各长度的一半高。8：拔台阶轴，单边留8～10mm加工余量。9：冷却，随炉冷却。10：粗加工，单边留2～3mm加工余量。11：热处理，830～860℃，按1.0～1.5mm/min保温5～6h,油淬。12：检测硬度，hrc48～55。模具安装辗辊固定装置、芯辊固定底座、支撑锻件活动台板、芯辊固定套等设施均为3.5米辗环机自身配备，只考虑芯辊、辗辊接口尺寸与之配合即可。芯辊、辗辊具体尺寸按冷锻件尺寸加放热收缩量后的加工尺寸。芯辊、辗辊两端尺寸均为接口固定尺寸，中间部分尺寸为锻件成形所需尺寸。步骤二，锻件坯料制作：如图1所示，下料φ300×770、剥皮并倒角后用电炉加热坯料至450～470℃，按1.5mm/min，保温7～8h，坯料到保温时间后从电炉中取出，在25000kn压力机上镦料、冲孔、扩孔和整形，完成制坯；步骤三，锻件成型：将锥形坯料套在芯辊上，启动设备将芯辊固定套套在芯辊上端，固定好芯辊，前移辗辊接触锻件锥形坯料后，在辗薄壁厚的过程中成形锻件；步骤四，二次成型：将已制作好的坯料套入芯辊，启动设备，在辗辊的不断辗压下最终成型锻件；步骤五，淬火：在温度为480～520℃下保温180～250min，水冷，时效145～160℃，保温14～18h，空冷；步骤六，金相检查：在锥形锻件小端取样检查低倍、显微，试验结果符合qj502b标准要求。低倍组织无裂纹、非金属夹杂、分层、折叠、穿筋等缺陷，晶粒度6级，显微组织无过热过烧；步骤七，力学性能试验：在锥形锻件小端取切向试样进行力学性能试验，试验结果如下表：从上表可以看出，淬火温度在480～520℃时，实测值大于标准值。对上述实施例的淬火控制温度和零件中出现裂纹概率(样本取100件)的关系进行实验，制得下表：400℃及以下400～440℃440～460℃460～480℃480～520℃裂纹率32％27％20％18％3％空隙率33％28％20％18％5％从上表可以看出，只有淬火温度在480～520℃这个区间范围内，零件的裂纹率最少，空隙率最小。当前第1页1 2 3