[發明專利]航空發動機用軸頸模鍛方法

有效

• 申請號: 202110168494.4
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112974698B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 王周田;張森峰;李曉強;鄧肯;米晨;楊靖雲;張鵬
• 申請（專利權）人: 中國第二重型機械集團德陽萬航模鍛有限責任公司
• 主分類號: B21J5/02
• 分類號: B21J5/02;B21J5/08;B21J5/10;B21K1/06
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 張錫軍;楊冬

本發明提供了一種航空發動機用軸頸模鍛方法，包括以下步驟：在軟件上進行數值模擬，完成預制坯和模鍛模具的設計；下料，通過鐓粗得到粗坯，粗坯包括主體軸和法蘭凸臺，主體軸呈圓臺形，法蘭凸臺圓周面為向外凸出的弧形面，法蘭凸臺位于主體軸的大端；在粗坯主體軸上加工中心通孔，將主體軸大端的中心通孔端口加工為喇叭形，在主體軸小端的中心通孔端口加工凹槽，凹槽的槽底為球面形，得到預制坯；制造模鍛模具，將預制坯放入模鍛模具并進行模鍛。通過在粗坯的主體軸上加工中心通孔、凹槽等，在模鍛時，主體軸的被鐓粗，軸身的材料向中心通孔流動，將中心通孔充滿，這樣就大幅度提升了主體軸的變形量，使得整個軸頸鍛件的變形量更加均勻。

技術領域

本發明涉及航空發動機用軸頸制造技術領域，尤其是一種航空發動機用軸頸模鍛方法。

背景技術

軸頸類鍛件，在航空航天發動機領域應用極為廣泛，對材料的組織和性能均勻性要求極高，航空發動機用軸頸鍛件多為鈦合金、高溫合金材質，該類合金對變形量要求比較高，如果鍛件本體變形量較小且變形量分布極不均勻，往往會導致鍛件力學性能較低，內部組織不均勻，甚至導致鍛件組織性能不合格。

某型機用前軸頸鍛件如圖1所示，包括圓臺形的軸部以及位于軸部大端的法蘭，采用常規的模鍛方式進行模鍛并機加工成型后，等效應變如圖2所示，軸部的等效應變在0.15，而法蘭部位的最大變形量達到了1.3，變形量分布極不均勻，且存在變形死區，導致鍛件組織均勻性較差，性能富裕度較低。

申請號為202010705385.7的發明申請公開了一種復雜盤餅類模鍛件鍛造變形量控制方法，通過在deform軟件上進行數值模擬來設計預制坯結構，然后通過在預制坯上變形量不足的區域設置一個或多個大斜坡結構，并在大斜坡結構上設置一個或多個臺階，并通過deform軟件進行模擬模鍛過程，根據模擬結果改進大斜坡和臺階的參數等。這種方式適用于長徑比較小的盤餅類鍛件，圖1所示的主體為圓臺形軸部且長徑比較大的軸頸鍛件變形規律與盤餅類零件不同，變形死區的位置和變形量過大區域的位置不同，因此難以采用設置大斜坡以及臺階的方式來提高低變形量區域的變形量。

CN201611161199.1公開了一種航空發動機用TC17合金β鍛軸頸鍛件的鍛造方法，包括如下步驟：步驟1、依據鍛件結構特點，利用計算機數值模擬軟件，優化荒型設計，完成中間坯的設計及普通鍛模具結構設計，通過調整坯料形狀，保證鍛件各部位對應等效應變大于0.5；步驟2、將坯料加熱到850℃到865℃之間，采用2500t快鍛機將坯料從￠300×740mm鐓粗至完成荒坯制作；步驟3將步驟2荒坯按步驟1的中間坯設計進行機加，后加熱至200～300℃保溫60min，夾持出爐進行全表面潤滑劑噴涂，完成中間坯制作；步驟4將預熱至250～300℃的閉式擠壓模具安裝至壓機工作臺，并對型腔表面進行潤滑劑噴涂，同時將步驟3中間坯加熱至925℃，轉移放入閉式擠壓模具內，采用0.5～3mm/s速度，完成終鍛鍛件的擠壓成形。其改進點主要是利用數值模擬改良預制坯結構尺寸、鐓粗工藝參數以及模鍛工藝參數等，并未針對變形死區等部位在預制坯上加工改良變形均勻性的結構。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種航空發動機用軸頸模鍛方法，提高軸頸模鍛變形的均勻性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：航空發動機用軸頸模鍛方法，包括以下步驟：

A、在軟件上進行數值模擬，完成預制坯和模鍛模具的設計；

B、在棒材上下料，通過鐓粗得到粗坯，粗坯包括主體軸和法蘭凸臺，主體軸呈圓臺形，法蘭凸臺圓周面為向外凸出的弧形面，法蘭凸臺位于主體軸的大端；

C、在粗坯主體軸上加工中心通孔，將主體軸大端的中心通孔端口加工為喇叭形，在主體軸小端的中心通孔端口加工凹槽，凹槽的槽底為球面形，得到預制坯；

D、制造模鍛模具，將預制坯放入模鍛模具并進行模鍛。

進一步地，步驟A中，數值模擬采用deform軟件。