大型盤件局部連續(xù)加載成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工成形領(lǐng)域，具體涉及大型盤件局部連續(xù)加載成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)需求的不斷挺高，其關(guān)鍵零件越來越多的采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，盤件使用尺寸越來越大，整體性也越來越強。使用材料也向難變形高強高韌高比強度的方向發(fā)展，其加工工藝技術(shù)及設(shè)備的提升是必然趨勢。尤其針對于，航空航天用的發(fā)動機，為減少聯(lián)接面和止口的數(shù)量，提高其可靠性和零件的整體剛性，起盤件采用一體化的設(shè)計方案，其型面復(fù)雜，尺寸極大，精度要求極高，深腔敞開性極差。該類大尺寸盤件加工過程中，預(yù)制坯及盤件模具的設(shè)計大部分針對整體成形過程進(jìn)行設(shè)計，金屬材料體積分配較為依賴設(shè)備承載。而在局部連續(xù)加載省力成形領(lǐng)域，主要指的軸向閉式輾壓的成形過程中，對于小尺寸盤件的軸向閉式輾壓過程中的成形過程中，可直接輾壓成形，但對于大型盤件輾壓成形時，會造成大型盤件的金屬填充不完整或者是金屬填充時存在一定的缺陷。軸向閉式輾壓過程中的，一般整個過程采取線性方式進(jìn)給，但針對于大尺寸盤件，此類進(jìn)給方式使得溫度驟降出現(xiàn)金屬成形不均勻、金屬流線紊亂及金相組織極差的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種有效防止金屬成形步均勻，金屬流線紊亂及金相組織差，且載荷低的大型盤件局部連續(xù)加載成形方法。
[0004]本發(fā)明大型盤件局部連續(xù)加載成形方法，包括以下步驟:
第一步，根據(jù)盤件的不同制作相應(yīng)的盤件預(yù)制坯模具和盤件模具；
第二步，對盤件預(yù)制坯模具進(jìn)行預(yù)熱后，將毛坯和盤件預(yù)制坯模具置于軸向閉式輾壓成形設(shè)備上對盤件預(yù)制坯進(jìn)行成形，在盤件預(yù)制坯成形過程中，毛坯的整體變形程度為毛坯高度方向上的65%_70%，當(dāng)毛坯變形完成80%后，降低設(shè)備的進(jìn)給量，至盤件預(yù)制坯高度方向成形；
第三步，對盤件模具進(jìn)行預(yù)熱，將盤件預(yù)制坯和盤件模具置于軸向閉式輾壓成形設(shè)備上對盤件成形，在盤件成形過程中預(yù)制坯的整體變形程度為預(yù)制坯高度方向上的30%-40%，當(dāng)預(yù)制坯變形完成60%后，降低設(shè)備的進(jìn)給量，至盤件高度方向成形；
第四步，對成形后的盤件進(jìn)行切邊，熱處理，機加工以獲得最終盤件。
[0005]優(yōu)選地，在第一步中采用有限元軟件對盤件預(yù)制坯或盤件成形過程進(jìn)行有限元數(shù)值分析，確定對應(yīng)盤件預(yù)制坯或盤件的高徑比、形狀，根據(jù)所得出的數(shù)據(jù)對盤件預(yù)制坯模具或盤件模具成形。
[0006]優(yōu)選地，在第二步和第三步中對預(yù)熱后的盤件預(yù)制坯模具和盤件模具的模腔分別噴涂霧化水基石墨。
[0007]優(yōu)選地，在第二步預(yù)制坯高度方向成形后，預(yù)制坯模具的上模停止進(jìn)給，增大預(yù)制坯模具下模的角速度，對預(yù)制坯上表面修平；第三步中盤件高度方向成形后，盤件模具的上模停止進(jìn)給，增大盤件模具下模的角速度增加，對盤件上表面修平。
[0008]優(yōu)選地，在第二步中盤件預(yù)制坯成形過程中預(yù)制坯模具的下模角速度為0.5rad/s，預(yù)制坯高度方向成形后的角速度增大至lrad/s ;在第三步中盤件成形過程中盤件模具的下模角速度為0.5rad/s，預(yù)制還高度方向成形后的角速度增大至lrad/s。
[0009]優(yōu)選地，在第二步中軸向閉式輾壓成形設(shè)備采用設(shè)備輸出為2mm/rad的進(jìn)給量對盤件預(yù)制坯進(jìn)行加載，至變形完成80%后，軸向閉式輾壓成形設(shè)備采用輸出為lmm/rad的進(jìn)給量對預(yù)制坯加載至高度方向成形。
[0010]優(yōu)選地，第三步中軸向閉式輾壓成形設(shè)備的設(shè)備輸出為1.2-2mm/rad的每進(jìn)給量對預(yù)制坯進(jìn)行加載，至變形完成60%后，軸向閉式輾壓成形設(shè)備的設(shè)備輸出為0.8-1.2mm/rad的進(jìn)給量對預(yù)制還加載至成形高度方向成形。
[0011]或者優(yōu)選地，在第二步對盤件預(yù)制坯模具的預(yù)熱溫度為300度；第三步中對盤件模具的預(yù)熱溫度為350度。
[0012]優(yōu)選地，第三步中在盤件成形開始前，盤件模具下模先以0.5rad/s的角速度預(yù)先轉(zhuǎn)動，然后再將盤件預(yù)制坯，放入轉(zhuǎn)動的盤件模具的下模中對盤件進(jìn)行成形。
[0013]本發(fā)明對盤件預(yù)制坯及盤件成形過程中采用兩種不同的進(jìn)給量，以確保在盤件預(yù)制坯和盤件成形過程中避免出現(xiàn)金屬成形不均勻，金屬流線紊亂及金屬組織差的現(xiàn)象出現(xiàn)，可有效提高工件的性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為45號鋼大型盤件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]—種45號鋼大型盤件局部連續(xù)加載成形方法，包括如下步驟:
第一步，盤件預(yù)制坯模具及盤件模具的制作，根據(jù)圖1盤件的外形對盤件預(yù)制坯模具進(jìn)行設(shè)計，選取盤件上表面作為輪廓設(shè)計盤件預(yù)制坯下模型腔，盤件預(yù)制坯上模設(shè)置成圓錐狀，錐角設(shè)置成6度，分模面選在盤件預(yù)制坯上表面，盤件預(yù)制坯上、下模合模后的間隙為0.1mm，盤件預(yù)制坯中間連皮位置選擇在距盤件預(yù)制坯下端面1/2盤件預(yù)制坯高度處，盤件預(yù)制坯上模成形的中間連皮傾角為6°，盤件預(yù)制坯下模成形的中間連皮傾角為5°，模具材料選擇5CrNiMo，頂出孔的位置為盤件預(yù)制還下模具下端中心處，大小為Φ 400mm,盤件預(yù)制坯下模的拔模斜度選擇為1°，采用盤件預(yù)制坯下端圓柱作為定位臺。通過有限元軟件Simulfact對軸向閉式輾壓過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，確定盤件預(yù)制還的尺寸為Φ 400 X 100mm,并制作盤件預(yù)制坯模具，采用相同的方法制作盤件模具，且盤件上模錐角也為6度，盤件模具拔模斜度選擇為0.5°，盤件中間連皮位置選擇在距盤件下端面1/3盤件高度處；
第二步，將特定材料的棒材按鍛件的規(guī)格、體積進(jìn)行造型、設(shè)計，按等體積原則，將其下料成一次棒材，棒材的尺寸為Φ 200X400，再把棒材加熱到1150°C，隨爐升溫，到溫后保溫lOOmin。采用公稱壓力為800t的液壓設(shè)備，配合相應(yīng)尺寸的800-ACDR型號軸向閉式輾壓設(shè)備進(jìn)行盤件預(yù)制坯的成形。采用天然氣噴管對盤件預(yù)制坯模具進(jìn)行持續(xù)加熱，至300°C，采用霧化石墨噴涂盤件預(yù)制坯模具型腔；將