[发明专利]一种薄壁多环高筋构件空间包络成形方法

说明书

本发明涉及构造一种薄壁多环高筋构件空间包络成形方法，包括以下步骤：S1、坯料设计：坯料为圆盘料；S2、预制坯热锻成形；S3、预制坯软化与润滑处理：将S2所得预制坯进行退火处理、喷丸去氧化皮处理和磷皂化处理；S4、空间包络成形：将预制坯放入空间包络成形的终锻凹模型腔内，预制坯底面与终锻凹模型腔底面接触，预制坯外圈高筋的外侧面与终锻凹模的内壁接触，定位凸台型面与终锻凹模底部的定位槽型面接触；S5、开模与脱模；S6、高筋端面机加工。本发明能够显著减少普通模锻中极易出现的变形死区，显著提高金属的流动性能，并且该工艺通过对坯料进行反复辗压，能够显著细化晶粒尺寸，改善碳化物形态以及形成有利于提高构件性能的织构组织。

技术领域

本发明涉及薄壁多环高筋构件加工制造技术领域，更具体地说，涉及一种薄壁多环高筋构件空间包络成形方法。

背景技术

随着我国高端装备集成化、精密化和轻量化进程的日益推进，装备设计者对高端装备零部件进行了更深入的结构优化，从而导致零部件的几何构型更复杂。具有薄壁和高筋等结构特征的薄壁多环高筋构件在装备领域的应用越发广泛。然而，由于该类零件的腹板薄，筋高且窄，导致该类零件的加工难度极大。目前，薄壁多环高筋构件主要采用切削加工工艺制造。

然而，采用切削加工工艺制造该类构件具有众多缺点：(1)采用切削加工工艺需要切除各高筋之间的大量的金属，材料利用率极低，仅有30％～50％；(2)由于受到刀具尺寸的限制，刀具无法进给到高筋间所形成的深且窄的深槽底部，因此无法加工高筋型面；(3)切削加工工艺将切断金属流线，从而导致该类构件的力学性能差；(4)切削加工工艺的效率低。近年来，相关技术人员曾提出采用整体模锻成形工艺成形薄壁多环高筋构件，但由于塑性变形量大，通常需要采用多工步的整体模锻成形工艺。多工步整体模锻成形工艺不仅生产周期长，设备占用率高，而且在模锻成形后期，由于金属流动非常困难，极易出现变形死区，导致高筋的填充极为困难。此外，由于模锻后期的金属流动困难，导致成形载荷急剧增大，严重降低模具寿命，因此目前采用多工步整体模锻成形工艺生产薄壁多环高筋构件的方案并未被广泛应用。综上，采用切削加工工艺和多工步整体模锻成形工艺均难以实现薄壁多环高筋构件的高效优质制造。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种薄壁多环高筋构件空间包络成形方法，能够显著减少普通模锻中极易出现的变形死区，显著提高金属的流动性能，非常有利于成形带有薄壁和高筋的构件；并且该工艺通过对坯料进行反复辗压，能够显著细化晶粒尺寸，改善碳化物形态以及形成有利于提高构件性能的织构组织。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种薄壁多环高筋构件空间包络成形方法，薄壁多环高筋构件包括腹板、内圈高筋和外圈高筋，包括以下步骤：

S1、坯料设计：坯料为圆盘料，圆盘料的底面直径为薄壁多环高筋构件的最大外圆直径；

S2、预制坯热锻成形：将S1中的圆盘料加热至950℃～1150℃，放入预制坯凹模中，在压力机的加载下将圆盘料锻打成预制坯形状；预制坯的外圈高筋高于内圈高筋，并且预制坯底面中部带有用于预制坯在空间包络成形的终锻凹模中精确定位和容纳多余金属的凸台；完成预制坯热锻成形后，预制坯凹模内均匀分布的第一顶出杆上行，将预制坯顶出预制坯凹模型腔；

S3、预制坯软化与润滑处理：将S2所得预制坯进行退火处理、喷丸去氧化皮处理和磷皂化处理；