[发明专利]一种航空发动机轴承座复杂构件粉末成形方法

说明书

为解决原铸造工艺成形复杂构件出现气孔、夹杂等内部缺陷问题，本发明提供了一种航空发动机轴承座复杂构件粉末成形方法，其特征在于：采用粉末热等静压工艺直接成形出所需构件，再通过后续机械加工达到零件的尺寸要求。采用该方法制得的轴承座复杂结构构件其尺寸满足设计要求、组织均匀、内部无缺陷、具有锻件性能水平，提高了零件的强度和表面完整性。

技术领域

本发明涉及复杂构件的粉末成形方法，特别提供一种航空发动机轴承座成形方法。

背景技术

对于航空发动机用薄壁、结构复杂的构件，目前普遍采用传统的铸造工艺进行成形，由于铸造工艺的特点，使其组织致密性差，内部缺陷无法避免，部分构件内部缺陷超出标准要求而报废，进而导致生产成本的增加；同时采用铸造工艺成形的构件甚至会出现尺寸超差的现象，调整加工周期长，影响构件的研制进度。

发明内容

为解决原铸造工艺成形复杂构件出现气孔、夹杂等内部缺陷问题，本发明采用粉末热等静压工艺实现复杂结构件的一次整体近净成形，研制出尺寸满足设计要求、组织均匀、内部无缺陷、具有锻件性能水平的轴承座复杂结构构件的成形方法，提高零件的强度和表面完整性。

本发明技术方案如下：

一种航空发动机轴承座复杂构件粉末成形方法，其特征在于：采用粉末热等静压工艺直接成形出所需构件，再通过后续机械加工达到零件的尺寸要求。

其中，所述热等静压工艺的工艺流程为：原材料准备→包套设计、制造→装粉、除气及缝焊→热等静压→去除包套。所述机械加工工艺流程为：粗加工→热处理→精加工。

本发明所述方法能够在一次热等静压过程中同时实现材料致密和构件成形，技术要点包括以下几点：

①原材料准备

粉末制备包括等离子旋转电极制粉、磁选筛分、静电除杂、粉末检测和包装等环节，整个生产环节均在高纯气体保护下进行，保证粉末的高纯净化。

等离子旋转电极制粉是在惰性气体介质中，采用等离子旋转电极法在等离子束的作用下，棒料熔化形成的液体受到离心力和液体表面张力的双重作用，被破碎成液滴飞离电极棒，之后受到保护气体的强制对流冷却，快速凝固成粉末。

采用磁选筛分设备对金属粉末进行分离，筛分时根据成形构件具体工艺对粉末粒度的要求筛分出所需的合金粉末。

在惰性气体保护下，利用静电去夹杂设备进行夹杂物的去除。

根据热等静压工艺的要求对制备的粉末进行检测，达到要求的粉末用于轴承座复杂构件的成形。

②包套设计、制造

根据复杂构件的特点并结合粉末热等静压工艺特点进行包套的设计，在充分考虑粉末的流动性、收缩率及构件的结构特点对成形的影响下，同时要结合数值模拟技术和实际成形的情况优化包套结构。设计完成的包套采用碳钢进行加工制造。

③装粉、除气及缝焊

将合金粉末装入包套中，粉末装入包套中后需进行真空加热脱气预处理，脱气过程真空度优于10-2Pa。脱气后对包套进行缝焊、密封处理。

④热等静压

将除气密封的包套放入热等静压设备中，成形构件。热等静压温度在800℃-980℃之间选定，施加压力不小于120MPa，保持2h～4h成形，炉冷。

⑤去除包套

热等静压成形后采用机加工和化铣方式去除包套材料，得到所成形的构件。

⑥粗加工

由于成形时构件部分带有余量，先进行粗加工去除多余的余量，达到毛坯图要求的尺寸。