[发明专利]C型内开口薄壁金属环形件制作方法和设备

说明书

本发明提供了一种C型内开口薄壁金属环形件制作方法和设备，所述C型内开口薄壁金属环形件制作方法包括：步骤A：下料卷管：将按尺寸切好的板料卷成圆筒；步骤B：焊接：通过激光焊接机将圆形板料焊接成直缝圆管；步骤C：分段切割：按照C型内开口环形件断面展开后的尺寸将圆筒分段切割成平面环形件；步骤D：采用对称三辊碾压机将平面环形件碾压成形，得到C型内开口薄壁金属环形件。一种C型内开口薄壁金属环形件制作设备，包括对称三辊碾压机，所述对称三辊碾压机包括：两个对称的主动辊和一个被动辊。本发明解决了C型内开口薄壁金属环形件在加工过程中厚度不均匀、截面精度差、圆度差等问题。

技术领域

本发明涉及薄壁金属环形件制造领域，具体涉及一种C型内开口薄壁金属环形件制作方法和设备。

背景技术

封严环是用于航空发动机上髙速转动的薄壁密封环，是安装在两个法兰之间，用来保证在预定的使用寿命内两个法兰之间的密封性能的密封环。

封严环截面有多种形状，常见的有W型、C型。本发明针对C型内开口形状薄壁金属环形件(如图1、图2和图3所示)，且该件材料为高温合金GH4169,属于难加工材料。

根据已有的报道，目前采用的加工方法有切削加工、液压成形、滚压成形、辊弯－弯圆－焊接成形等工艺。

1.切削加工

切削时的塑性变形大,热导率低,切削力大且波动大,温度高,刀具易磨损及加工硬化严重,表面质量和精度不易保证.零件的型面最小壁厚仅为2.0mm,机械加工时极其容易产生变形,且型面精度高,技术条件要求严,难于保证。为此专门采用了普通加工和数控加工相结合的方法。

2.液压成形

基于液压成形的动模外压成形方法，建立了有限元模型，进行数值模拟和工艺试验，探讨了成形过程中环向失稳起皱等失效形式，提出了优化工艺参数。

但该方法中，圆周方向的失稳起皱是最主要的失效形式，需要优化型腔液压加载路径。而且毛坯需要预留工艺补充面，材料利用率较低。

3.滚压成形

滚压加工是一种常温下利用一对滚轮对零件表面施加外力作用，使被滚零件产生弹塑性变形的一种冷加工成形技术。滚压加工无切屑或产生极少切屑，可充分利用金属塑性成形能力，因而改善了金属材料的组织结构与力学性能，使被滚金属表层组织变得致密，晶粒细化，晶粒分布也变得更加均匀。目前，W型封严环滚压成形仅有数值模拟，没有相关物理实验和产品的报道。上述滚压成形采用一对滚轮进行变形，其中一个为主动轮一个为从动轮，为了稳定一般还需要设置两个导向轮。其缺点是工件的圆度较差。

4.辊弯－弯圆－焊接成形

生产工艺流程具体分为开卷、校直、辊弯、弯圆、焊接，工艺示意图如图4所示。金属板材经过校直之后进人辊弯生产线，得到直线形特定断面的零件。为获得符合形状的工艺产品，将直线形产品送入弯圆机。产品经过弯圆机成形之后变为端口未连接的环形件。最后将环形件的端口焊接在一起即可得到W型封严环。但焊接会影响圆度和表面质量。

综上所述，现有技术中存在以下问题：由于C型内开口形状薄壁金属环形件(C型封严环)具有截面复杂、厚度薄和截面尺寸小等特点，在加工过程中易出现厚度不均匀、截面精度差、圆度差等问题，影响密封性能。

发明内容

本发明提供一种C型内开口薄壁金属环形件制作方法和设备，以解决C型内开口形状薄壁金属环形件在加工过程中易出现厚度不均匀、截面精度差、圆度差等问题。