[发明专利]一种大型薄壁环件自由锻成形方法

说明书

本发明公开了一种大型薄壁环件自由锻成形方法，包括反挤压冲孔、冲通孔、摔子拔长、马架扩孔以及整形等步骤。本发明改进制坯工艺方法，将普通冲孔改为反挤压冲孔，冲孔的同时可以使坯料的高度增加，变形量大，不仅减少了芯轴拔长的变形量以及生产火次，并且所得坯料表面质量好，壁厚均匀，从而减少后续芯轴拔长的火次并降低坯料开裂的风险；本发明同时解决了芯轴拔长效率低下以及马架扩孔后存在的上下端面垂直度大的问题。

技术领域

本发明涉及一种大型薄壁环件自由锻成形方法，属于大型薄壁环件锻造方法技术领域。

背景技术

航空发动机的环形锻件常规的自由锻成形工艺为：镦粗——冲孔——芯轴拔长；该工艺方法，仅适用于塑性较好的材料，对于表面易裂或塑性差的难变形材料，该工艺方法存在生产效率低、产品表面质量差、锻件壁厚不均匀等问题。

以Ф280×Ф200×550（mm）规格的TC4锻件为例，采用平砧成形，锻造火次超过12火；且因冲孔偏心导致的壁厚不均匀，拔长过程中锻件内径产生的折叠裂纹，导致最终零件尺寸超差。以上问题不仅造成能源上的浪费，工期的延误，并严重的影响了产品质量水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种大型薄壁环件自由锻成形方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种大型薄壁环件自由锻成形方法，包括反挤压冲孔、冲通孔、摔子拔长、马架扩孔以及整形等步骤。

优选的，所述反挤压成形步骤采用如下装置完成：包括垫块、反挤压胎膜和反挤压冲头，所述垫块为“T”形圆柱状，所述反挤压胎膜为圆环柱状且中央的通孔设置为与所述垫块配合的“T”形；所述反挤压冲头为圆台状；所述反挤压冲头高度为冲孔后坯料总高的3/4±10mm。

优选的，所述反挤压成形步骤如下：将所述垫块放置在所述反挤压胎膜的内底部后，将坯料对中放置在所述垫块上，然后利用所述反挤压冲头对坯料进行挤压冲孔；冲孔过程所述反挤压冲头与坯料对中，当所述反挤压冲头的顶部与所述反挤压胎膜的顶部平齐时反挤压冲孔结束，进入冲通孔工序。

优选的，所述摔子拔长步骤采用如下装置完成：包括上摔子、下摔子和支撑复位机构，所述上摔子和所述下摔子相对布置，所述上摔子和所述下摔子上对称设置有开口相对布置的半圆弧型通槽；所述上摔子和所述下摔子通过所述支撑复位机构连接。

优选的，所述支撑复位机构为“V”形的金属手柄，所述上摔子和所述下摔子分别固定在所述“V”形的金属手柄的两端。

优选的，还包括弹簧，所述弹簧的轴线沿竖直方向布置，所述弹簧的两端分别固定在所述“V”形的金属手柄的两端上。

优选的，所述摔子拔长步骤如下：将所述摔子放置在锻压机的下砧上，将冲通孔后的坯料放置在本摔子中后，在锻件的温度为相变点以下的30℃±10℃时开始拔长，利用锻压机的上砧下压驱动上摔子向下运动，锻压机每次的下压量≤4±1mm，待锻压机的上砧提起后，所述上摔子在钢筋手柄以及弹簧的作用力下自动复位；不断重复；拔长的过程中，锻压机每下压一次，锻件旋转60±10°；当锻件温度下降至750-850℃时需重新加热后再继续拔长，直到锻件高度尺寸满足工艺要求。

优选的，所述整形步骤采用如下装置完成：包括整形胎模和整形冲头，所述整形胎模为圆环状，所述整形冲头的下端为圆台状，所述整形冲头的上端为圆柱状；整形冲头的圆柱状高度设计为锻件总高的10±1%左右,直径与锻件设计的热态内径一致，冲头下端直径比上端直径小。

优选的，将马架扩孔后的坯料对中放入所述整形胎模中，将所述整形冲头对中放置于锻件内，再放置1个整形圆棒于所述整形冲头上方，锻压机下压整形圆棒，带动整形冲头下压；当所述整形冲头下压所述整形冲头的底部与锻件底部对齐时，整形结束，得到大型薄壁环件。

本发明的有益效果：