[发明专利]镍基合金带底筒形件的旋压加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基合金带底回转体零件的加工方法，尤其是指高温合金（GH4169）带底回转体零件的旋压成形加工方法。

背景技术

通常要想获得一个带底筒形件往往有三种方法。第一种方法是先将板材弯曲成圆形，再进行焊接，最后利用车床对工件进行二次加工。但这种方法在焊缝处容易开焊，并且容易出现砂眼、气泡等焊接缺陷。第二种方法是利用车床对棒料进行车削。这两种方法在车削时车刀会割断金属晶粒，金属纤维会失去连续性和完整性，使得筒形件的材料性能均会有所降低。第三种方法是冲压，但是冲压成型所需的冲压力较大，对于小型带底筒形件的冲压，一般的芯模难以承受巨大的压力，很难成型，同时，冲压生产率也较低，成本较高。

GH4169为强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

发明内容

本发明提供镍基合金带底筒形件的旋压加工方法，是一种塑性成形的工艺方法，镍基合金材料在室温条件下的塑性差、强度高，需要在加热情况下成形，通过旋压成形后镍基合金内部组织得到了细化，提高了镍基合金产品的质量和性能。

旋压加工工艺路线：热旋压预成形－真空热处理－热旋压终成形－真空热处理－精机加－真空热处理－低温时效。

本发明采取的技术方案是包括下列步骤：

（1）GH4169镍基合金毛坯，外径Φ135 mm～Φ145 mm,壁厚14mm～15mm，壁厚差0.1mm～0.2mm之间；

（2）旋压前芯模预加热到400℃～600℃；

（3）镍基合金板料在加热炉中或直接在芯模上加热到700℃～985℃进行旋压成形，旋压时均匀涂抹润滑剂；

（4）旋压成形在旋压机上进行，采用普旋和强旋相结合的方法成形。具体参数如下：

旋压过程中通过补充加热，补充加热保证镍基合金毛坯温度在700℃～985℃之间进行旋压塑性成形，保证材料在α+β状态塑性成形，主轴转速n=100～400r/min，旋轮纵向进给率 f=50～150mm/min成形稳定，旋轮圆角半径r=15～30mm，旋轮成形角α=20°～30°,退出角α=2°~10°。利用此工艺参数旋压工件外径尺寸Φ68～Φ104mm，内径尺寸Φ60～Φ90mm，工件长度90～100mm；

（5）旋压预成形、终成形后真空炉内退火，温度750℃～900℃，保温时间1～2小时，炉内冷却或空气中冷却；

（6）旋压件机械加工。

除旋压成形外其他工艺步骤均是常规加工方法。

本发明的优点和有益的效果：本发明探索出针对GH4169镍基合金带底筒形件旋压成形的加工工艺方法，取代车削工艺，降低材料消耗，节省刀具、车床费和人工费，产生的经济效益和社会效益巨大。创新点如下：

（1）旋压成形：对具有合理组织及形状的GH4169镍基合金板料旋压成形，选择最佳成形工艺参数，使镍基合金在该条件下具有良好的塑性、流动性和低的变形抗力，能够旋压成形出复杂形状的零件，同时在该条件下能够细化晶粒，较大幅度地提高产品的力学性能。实现镍基合金材料的塑性成形，变革生产方式，最大限度提高生产率，降低生产成本；

（2）镍基合金旋压成形温度；由于镍基合金材料是高熔点合金，因此其旋压塑性成形温度，是保证良好地成形和均匀的内部组织的关键因素之一。本发明通过经验与现代数值仿真技术相结合确定初始旋压温度在根据多次试验对比分析得出的最佳旋压温度。不仅可保证最终制件的性能要求，而且有利于旋压的顺利进行，又对工件组织与性能及表面氧化的影响最小；

（3）旋压成形工装模具热防护；高熔点镍基合金旋压时，芯模温度和旋轮温度大致在300—500℃，这么高的温度会对模具尺寸精度产生不利影响，热膨胀后尺寸产生变化，旋压工件一致性难以得到保证，而且寿命也会降低，因此工装模具热防护极为重要。工装模具选取合适材料的同时，加工时辅之以合适的热处理制度。保证模具在能承受高温工作环境的同时还具有高寿命；

（4）道次间的热处理：旋压预成形后材料内部应力大，及时热处理退火均匀内部组织、恢复材料的塑性、降低强度，为下次旋压、机械加工做准备。

具体实施方式：

工件材料：GH4169镍基合金。

实施例1

包括下列步骤：