[發明專利]一種降低高速擠壓成形葉片殘余應力的方法

有效

• 申請號: 201911091323.5
• 申請日: 2019-11-10
• 公開（公告）號: CN110695118B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 江楊輝;樸學華;隆如軍;秦婷婷;彭謙之;張強
• 申請（專利權）人: 中國航發南方工業有限公司
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C25/10
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 段澤賢;嚴勇剛

一種降低高速擠壓成形葉片殘余應力的方法，其包括如下步驟，步驟A，根據葉片零件的理論葉型的數據，獲得所述葉片坯件的相應特征截面的基本型面和參數。步驟B，在步驟A所獲得的所述葉片坯件的每個特征截面上，獲得新的葉盆部分的曲線，步驟C，在經由步驟B，獲得了所述新的葉片坯件的全部特征截面的型面和參數后，獲得連續完整的所述新的葉片坯件的葉身部分的型面和參數。步驟D，根據步驟C獲得的所述新的葉片坯件的型面和參數，設計出新的葉盆模，從而制造獲得所述新的葉片坯件。本發明所提供的一種降低高速擠壓成形葉片殘余應力的方法，可有效控制葉片在高速擠壓成形工藝中產生的殘余應力，從而大大提升葉片坯件后續加工的合格率。

技術領域

本發明涉及鍛造技術領域，特別涉及一種在制造航空發動機葉片的過程中，利用高速擠壓成形工藝制造葉片坯件時，降低高速擠壓成形葉片殘余應力的方法。

背景技術

葉片是航空發動機的重要部件之一，對于葉片來說，葉身部分型面尺寸的精確度至關重要。壓氣機葉片位于航空發動機進氣口附近，這類葉片一般采用鍛造成形工藝制成葉片坯件，然后再進入后道工序進行精密加工(包括電解、數銑、拋光等)。

圖1為葉片高速擠壓成形的工藝原理示意圖；圖2為圖1的成形陰模葉身部分剖面結構原理示意圖，為了便于表述各部件之間的位置關系，在圖1和圖2中使用葉片設計坐標系標示方向。圖1中，對于最終成形的葉片坯件6，為了展示葉身部分的扭轉關系，未完全按照坐標系布放。參見圖1和圖2所示，在采用高速擠壓成形工藝制造葉片坯件6時，會提供一個成形陰模1，所述成形陰模1由葉盆模11和葉背模12組合而成，當所述葉盆模11和所述葉背模12在約束套環2內組合形成所述成形陰模1后，即可將加熱后的坯料3放置在所述成形陰模1中，之后在所述坯料3上放置成形沖頭4，錘頭5沿圖1中坐標系的Z軸方向高速沖擊所述成形沖頭4，所述成形沖頭4對所述坯3料施加壓力使其擠入所述成形陰模1的型腔中，從而獲得葉片坯件6。

參見圖2所示，考慮到用于制造葉片的金屬材料在鍛造終了溫度下的熱膨脹系數，因此圖2中所述葉盆模11和所述葉背模12所形成的葉身部分的型腔(也即是實線標識的部分)的尺寸會大于葉片坯件6(圖中最外側的虛線表示)的設計尺寸。在生產中，所述葉片坯件6(圖中最外側的虛線表示)的設計尺寸與最終葉片零件的理論葉型7(圖中最內側的虛線表示)的尺寸的差值(即預留加工余量)越小越好，這樣可以大大減少后道工序的加工工時。

在現有的生產中，通常會使所述葉片坯件6(圖中最外側的虛線表示)的設計尺寸與最終葉片的理論葉型7(圖中最內側的虛線表示)的尺寸的差值(也即是留給后道工序預留的加工余量)為理論葉型7(圖中最內側的虛線表示)最大厚度的10％-15％，例如，當加工余量需要保留理論葉型7(圖中最內側的虛線表示)的最大厚度的10％時，如果圖2中最內側虛線所示的理論葉型7的在葉身的Z軸方向上的截面尺寸的最大厚度為5mm，則所述葉片坯件6(圖中最外側的虛線表示)的設計尺寸均需與最內側虛線所示的理論葉型7的截面尺寸保留有0.5mm的間距。

在實際生產中，由于高速擠壓成形工藝存在葉片殘余應力大、易彎曲變形的缺點。因此，所述葉片坯件6特別容易在葉身三分之一(甚至二分之一處)至葉尖部位出現向葉背一側的彎曲變形，從而導致相應葉盆位置的余量不足，無法滿足后道工序加工的需要，造成報廢。例如，在實際生產中，如果不對殘余應力進行控制，當加工余量需要保留理論葉型截面尺寸最大厚度的10％時，即便生產流程控制得再好(也即是避免了人為操作帶來的誤差)，所生產的葉片坯件6的合格率也只能保持在90％左右。

對于高速擠壓成形工藝造成的殘余應力，在現有技術中，可以通過熱時效和/或振動時效方式進行消除，例如中國專利2018107209961所提供的一種利用熱時效和振動時效協同消除應力的裝置和方法。但這些解決方案一方面能耗高，另一方面工藝較復雜，因此會極大的提升制造成本。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種降低高速擠壓成形葉片殘余應力的方法，以減少或避免前面所提到的問題。