[发明专利]低密度铌合金变壁厚延伸段热旋压成形方法

说明书

本发明提供了一种低密度铌合金变壁厚延伸段热旋压成形方法，包括：将铌合金平板料中心钻定位孔，平板料与预成形模具的上模和下模加热后，将平板料与下模在定位孔处紧固装配，在液压机上冲压成形为碟形预制件，预制件进行真空退火处理；将预制件和一旋模具的第一旋压胎体加热后装配，在旋压机上旋压成为曲母线变壁厚毛坯件，曲母线变壁厚毛坯件进行真空退火处理；将曲母线变壁厚毛坯件和二旋模具的第二旋压胎体加热后装配，在旋压机上旋压成为曲母线变壁厚零件。本发明主要用于低密度铌合金火箭发动机延伸段的制造，产品精度达到各点壁厚公差±0.05mm，型面轮廓度≤0.5mm，能有效降低发动机重量，提高推质比，降低成本。

技术领域

本发明属于金属成形技术领域，特别涉及一种低密度铌合金变壁厚延伸段热旋压成形方法。

背景技术

某型号火箭发动机推力室延伸段为大尺寸铌钨合金薄壁精密件，小端壁厚远大于大端壁厚，且大、小端直径大、轴向距离长。

目前，加工方法是采用旋压和翻边制造大尺寸薄壁精密延伸段，将铌钨合金平板车切成为变壁厚的平板毛坯，然后在50吨旋压床上冷旋成为变壁厚的曲母线毛坯，再在50吨旋压床上冷旋成为零件形状和壁厚，在3000吨液压机上对大端进行翻边成形。这种方法是车切、旋压和翻边结合的工艺，虽然制造了大尺寸薄壁精密铌钨合金喷管，但其不足之处是：铌钨合金密度大，质量重，限制了喷管的应用范围。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种低密度铌合金变壁厚延伸段热旋压成形方法，采用新材料低密度铌合金，利用针对性成形方法(热冲压+一次热旋+二次热旋)，使低密度铌合金应用于火箭发动机推力室成为可能，减轻了发动机重量，提高了推质比，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

一种低密度铌合金变壁厚延伸段热旋压成形方法，包括：

步骤1，将铌合金平板料中心钻定位孔，平板料与预成形模具的上模和下模加热后，将平板料与下模在定位孔处紧固装配，在液压机上冲压成形为碟形预制件，对预制件进行真空退火处理；

步骤2，将预制件和一旋模具的第一旋压胎体加热后装配，在旋压机上旋压成为曲母线变壁厚毛坯件，对曲母线变壁厚毛坯件进行真空退火处理；

步骤3，将曲母线变壁厚毛坯件和二旋模具的第二旋压胎体加热后装配，在旋压机上旋压成为曲母线变壁厚零件；其中，一旋模具第一旋压胎体的小端直径等于二旋模具第二旋压胎体的小端直径，一旋模具第一旋压胎体的大端直径大于二旋模具第二旋压胎体的大端直径，一旋模具第一旋压胎体的轴向长度小于二旋模具第二旋压胎体的轴向长度。

根据本发明提供的一种低密度铌合金变壁厚延伸段热旋压成形方法，具有以下有益效果：

(1)本发明中，成形方法包括热冲压、一次热旋和二次热旋工序，通过控制各工序参数如加热温度、旋压间隙，使得旋压工艺稳定，重现性好，产品精度达到各点壁厚公差±0.05mm，型面轮廓度≤0.5mm；

(2)本发明中，延伸段的成形完全依赖于成形工序，无需后续对壁厚的车切，车切仅针对大小两端加工余量设计，解决了车切使得壁厚超差的影响，降低了加工风险；

(3)本发明中，延伸段的加工采用低密度铌合金，强度高，质量轻，通过该成形工艺有效支撑了其成形性能，使低密度铌合金应用于火箭发动机推力室成为可能，有利于减轻发动机的重量，提高推质比。

附图说明

图1是预成形模具结构示意图；

图2是一旋模具结构示意图；

图3是二旋模具结构示意图；

图4是预成形后碟形预制件结构示意图；