[發明專利]解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形方法

有效

• 申請號: 201310581770.5
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103614678A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 費晶;顧欣;丁山;張敬凱;林新剛
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及航空發動機領域，具體為一種解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形的方法。

背景技術

目前，高溫合金大型薄壁環形鑄件作為航空發動機零件的制造技術在國際上得到廣泛的應用。其中，航空發動機大型機匣的制造技術過去一直被歐美等西方先進國家所壟斷。近年來，隨著我國航空工業的發展，航空發動機的制造技術也在不斷邁向新的臺階。K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件作為航空發動機大型機匣的制造材料目前正在得到廣泛的應用，但由于該類合金鑄件成型尺寸大，最小壁厚僅2mm左右，大型薄壁鑄件成型后往往存在一定程度的變形。特別是該類材料的鑄件無論室溫還是高溫其強度很高，抗變形能力大，因此通過傳統的矯正方法很難實現變形的矯正，實踐中往往是通過對尺寸不足的部位進行焊接來滿足尺寸的加工需求。

如圖1（a）-圖1（b）所示，在K4169高溫合金擴壓器鑄件出現橢圓變形時，則勢必造成鑄件出現長短軸現象。當A部位為鑄件的短軸時，則該區域加工量不足。當A部位為鑄件的長軸時，則該區域加工后有可能出現內部穿透的現象。當B區域變成長軸時，則該區域加工量不足。當B區域變成短軸時，則該區域加工后可能出現外部穿透的現象。

如圖2（a）-圖2（b）所示，當K4169大型薄壁機匣鑄件出現橢圓變形（如：A、B、C等部位）時，同樣是長軸外部加工后容易出現內部穿透，而短軸方向則加工量不足。當鑄件出現短軸時，內部加工后外部容易穿透的現象，而長軸方向加工量不足。

大型薄壁環形鑄件出現變形是司空見慣的，關鍵是要控制變形量能夠滿足加工要求。上述現象發生后，過去的習慣做法是，當鑄件外部是短軸時，通過焊接的手段補充加工余量。當鑄件外部是長軸時，同樣在內側通過焊接的手段補充加工余量。而實踐證明，由于K4169高溫合金含有一定的A1、Ti含量，焊接過程中金屬的氧化比較嚴重，會出現大量的氧化夾渣等缺陷。這些缺陷有些在鑄件的內部，有些在鑄件的表層，造成無損檢測時很難滿足技術條件的要求。且該合金鑄態下經過大量的焊接后，有時還會加重鑄件的變形。

因此，提升鑄態K4169高溫合金鑄件的尺寸精度、提升鑄件的冶金質量對于提升大型機匣鑄件的制造質量，加快生產研制周期以及提升生產研制效率有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形的方法，針對鑄態K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件在制造過程中盡管采取了諸多防止鑄件變形的措施，但由于鑄件結構尺寸大，壁厚相差懸殊，因此鑄件澆注后通常會出現一定程度的變形等問題，通過改變傳統的制造技術，采用加熱的方式促使鑄件反變形，從而達到鑄件變形后的矯正目的。

本發明的技術方案是：

一種解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形方法，取消鑄件的補焊工序，依據金屬變形的原理，采用局部加熱的方式，造成鑄件出現反方向的變形，從而通過變形矯正處理達到解決鑄件變形的目的。

所述的解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形方法，大型薄壁環形鑄件為航空發動機用薄壁機匣鑄件和擴壓器鑄件。

所述的解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形方法，鑄件的變形矯正處理在固溶狀態下進行。

所述的解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形方法，具體步驟如下：

（1）鑄件在變形后出現長軸和短軸的現象，找到最長軸和最短軸的對應點，在鑄件上標記為：A軸、B軸；

（2）測量最長軸兩側附近與設計要求相符的尺寸點C、D、E、F，在鑄件上作好標記，最長軸一端兩側標記為C、D，最長軸另一端兩側標記為E、F；

（3）根據鑄件變形量的大小，制定合適的保溫時間；當變形較大時，直徑差在5mm以上，保溫時間要達到5min～8min；當變形較小時，直徑差在小于5mm時，保溫時間要達到3min～5min；

（4）加熱在鑄件的C、D點之間及E、F點之間進行，加熱要均勻，最長軸的點處溫度高些，加熱的溫度控制在1050℃±50℃之間，變形大時偏上限，變形小時偏下限；

（5）加熱保溫后，直接在空氣中冷卻，使鑄件的局部熱處理接近鑄件的固溶處理狀態。

所述的解決K4169高溫合金大型薄壁環形鑄件橢圓變形方法，因鑄件熱矯正處理是鑄件修整工序的內容，在鑄件熱矯正后進行一次固溶處理，在保護性氣氛下，加熱到800～1000℃保溫1～2h，以400℃/h～500℃/h冷卻速率爐冷至755℃，空冷消除鑄件局部的熱應力。