[发明专利]一种盘类零件的包覆/轧制成形方法

摘要

本发明属于钛合金、高温合金盘坯制造技术，涉及一种盘类零件的包覆/轧制成形方法。本发明采用包覆/轧制加工方法来制备钛合金、高温合金的压气机盘或涡轮盘，这种工艺方法对原材料的要求低、效率高、成本低、制备的零件组织均匀、性能稳定，适用于各种航空航天用钛合金、高温合金盘类零件的制备。

主权项

一种盘类零件的包覆/轧制成形方法，其特征是：（1）制备成形装置，成形装置包括机架、送料和熔炼系统、轧制加工系统及坩埚支架，（1.1）机架包括上平台、下平台，上平台与下平台之间由四根支柱支撑；（1.2）送料和和熔炼系统包括感应线圈、熔炼坩埚、熔体、料斗、坯料、料斗开关、熔体液面高度仪，熔炼坩埚通过坩埚支架安装在下平台上表面上，熔体在熔炼坩埚中，感应线圈环绕熔炼坩埚，料斗安装在上平台的下表面上，坯料在料斗中，料斗的底部有一个料斗开关，料斗和料斗开关在熔体的上方，熔体液面高度仪安装在料斗的侧壁上，并浸入到熔体中；（1.3）轧制加工系统包括盘坯转动轴驱动系统、盘坯转动轴支架、盘坯转动轴转动系统、盘坯转动轴、轧辊驱动系统、轧辊支架、轧辊，盘坯转动轴驱动系统安装在上平台下表面上，盘坯转动轴支架安装在盘坯转动轴驱动系统的下方，盘坯转动轴安装在盘坯转动轴支架上，盘坯转动轴转动系统通过盘坯转动轴支架与盘坯转动轴沿着盘坯转动轴的轴线方向相连接，盘坯转动轴浸入到熔体中，轧辊驱动系统安装在支柱上，轧辊支架安装在轧辊驱动系统的右面，轧辊安装在轧辊支架上，轧辊处于熔体的上方，与盘坯转动轴的下半部分接触；将成形装置置于真空室中；（2）包覆/轧制成形（2.1）采用机械加工的方式加工出盘坯转动轴，并安装在盘坯转动轴支架上；（2.2）将真空室的真空度抽至1.0×10‑3Pa，将块状坯料放入到料斗中，通过控制料斗开关，使得坯料落入到熔炼坩埚中，开启感应线圈将坯料熔化形成熔体，为了保持熔体液面高度在设定范围内，通过熔体液面高度仪测定液面高度，当测定的液面高度低于设定值时，料斗开关开启，向熔体中加入设定量的坯料，盘坯转动轴驱动系统驱动盘坯转动轴支架，使得盘坯转动轴支架上的盘坯转动轴浸入到熔体中，盘坯转动轴转动系统转动盘坯转动轴，使金属熔体逐层包覆到盘坯转动轴上并凝固，轧辊驱动系统驱动轧辊支架，使得轧辊支架上的轧辊以设定的载荷压紧盘坯转动轴，对盘坯转动轴上刚刚包覆熔体后凝固的局部进行轧制，改善组织状态，盘坯转动轴旋转一圈后，盘坯转动轴驱动系统驱动盘坯转动轴支架，带动盘坯转动轴向上移动盘坯转动轴浸入到熔体深度1/4‑1/2的距离，轧辊支架驱动系统驱动轧辊支架向盘坯 转动轴沿水平方向运动，来保证轧辊以固定载荷压紧盘坯转动轴，然后，进行第2层的熔体包覆/轧制成形，方式与第1层相同，逐层依次包覆/轧制成形，直至完成盘类零件毛坯径向尺寸的包覆；（2.3）将包覆/轧制成形后的盘类零件毛坯从盘坯转动轴支架上取下，通过数控加工的方法，将盘坯转动轴芯部去除，并经过表面加工和表面处理后，制备出盘类零件。