[发明专利]通过预旋转调控高温合金毛坯盘锻件的残余应力的方法

说明书

本发明涉及高温合金领域，公开了一种通过预旋转调控高温合金毛坯盘锻件的残余应力的方法，所述方法包括：S1、确定用于调控所述毛坯盘锻件的残余应力的目标转数，并且确定通过预旋转毛坯盘锻件调控残余应力所需产生塑性变形的目标变形量；S2、以目标转数对毛坯盘锻件进行所述预旋转，监测毛坯盘锻件的变形量，在监测到毛坯盘锻件的变形量达到所述目标变形量时停止预旋转。本发明能够有效调控毛坯盘锻件内部的残余应力并维持毛坯盘锻件的力学性能，可以减缓后期零件加工的变形程度，降低成本；加工后的零件在后期超速试验以及服役过程中不再发生有害变形，从而保证了零件尺寸稳定性；在预旋转后在轮毂处置入压应力，可以有效提高盘件的疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地涉及通过预旋转调控高温合金毛坯盘锻件的残余应力的方法。

背景技术

航空发动机热端转动部件主要采用高温合金制造，包括高压与低压涡轮盘、压气机盘、篦齿盘等。为了在这些高温合金盘件上获得预定的力学性能，需要采用高度精确控制的热处理制度对锻件毛坯进行组织调控。热处理过程在获取所需力学性能的同时，不可避免地会在盘件毛坯上引入一定的残余应力。锻件毛坯上的热处理应力会在后续的零件加工、表面处理、装机服役过程中逐步释放。

过高的残余应力水平会使盘件在机加工变形偏大，造成难以在零件上获取预定的精确尺寸的问题。同时，过大的、分布不合理的内应力会造成零部件在服役过程中的尺寸稳定性下降，影响发动机的工作效率直至引发故障。因此，对锻件毛坯上的热处理残余应力进行有效的控制和管理，是保障转动件加工服役尺寸稳定性的前提和基础。

发明内容

本发明提出了一种通过对毛坯盘锻件实施高速旋转处理的方法，即利用离心力载荷在毛坯盘锻件上获取预定的微小塑性变形，在不影响毛坯盘锻件后续加工服役性能的前提下，对毛坯盘锻件内应力分布状态进行有效调控。该方法既可以使热处理过程中形成的过高的残余应力得到充分释放，从而避免毛坯盘锻件在后续零件加工过程中出现有害变形；又可以针对毛坯盘锻件服役工况对内应力分布进行优化调控，从而更好地保证毛坯盘锻件在零件超转试验过程中，在115％或120％高应力状态下不发生危害变形，并且在装机服役过程中的长期尺寸稳定性。该方法是在热处理之后、零件加工之前针对毛坯盘锻件实施的旋转操作，因此称为毛坯预旋转，是一种针对毛坯盘锻件的、通过旋转离心力引发毛坯盘锻件产生微量塑性变形从而对内应力进行主动调控的新型技术。

为了实现上述目的，本发明提供一种通过预旋转调控高温合金毛坯盘锻件的残余应力的方法，其中，所述方法包括：S1、确定用于调控所述毛坯盘锻件的残余应力的目标转数，并且确定通过预旋转所述毛坯盘锻件调控残余应力所需产生的塑性变形的目标变形量；S2、以所述目标转数对所述毛坯盘锻件进行所述预旋转，监测所述毛坯盘锻件的变形量，在监测到所述毛坯盘锻件的变形量达到所述目标变形量时停止所述预旋转。

优选地，步骤S1包括：S11、通过模拟计算获得调控所述毛坯盘锻件的残余应力的预测转数；S12、以所述预测转数对所述毛坯盘锻件的毛坯盘锻件进行所述预旋转，监测所述毛坯盘锻件的变形量；S13、根据监测到的所述毛坯盘锻件的变形量调整所述预测转数，以确定所述目标转数。

优选地，步骤S13包括：S131、当以所述预测转数对所述毛坯盘锻件进行所述预旋转时监测到的所述毛坯盘锻件的变形量达到所述目标变形量，则所述预测转数即为所述目标转数；或者，S132、当以所述预测转数对所述毛坯盘锻件进行所述预旋转时监测到的所述毛坯盘锻件的变形量低于所述目标变形量，则逐渐升高所述预旋转的转数，直到以最终转数进行所述预旋转时监测到的所述毛坯盘锻件的变形量达到所述目标变形量，则所述最终转数即为所述目标转数。

优选地，步骤S132包括：当以所述预测转数对所述毛坯盘锻件进行所述预旋转时监测到的所述毛坯盘锻件的变形量低于所述目标变形量，以25-100转每分钟的阶梯逐步升高所述预旋转的转数。