專(zhuān)利名稱(chēng)：一種盤(pán)類(lèi)零件的包覆成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈦合金、高溫合金盤(pán)坯制造技術(shù)，涉及一種ー種盤(pán)類(lèi)零件的包覆成形方法。
背景技術(shù)：
盤(pán)類(lèi)零件是高推重比渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中壓氣機(jī)、渦輪中最常用的轉(zhuǎn)子部件，壓氣機(jī)、渦輪中惡劣的工作環(huán)境，對(duì)轉(zhuǎn)子部件的性能要求非?？量?，因此，盤(pán)類(lèi)結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。在高推重比渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，常用的鈦合金部件包括風(fēng)扇葉片、傳動(dòng)軸、機(jī)匣、壓氣機(jī)盤(pán)以及其它ー些連接結(jié)構(gòu)。其中使用鈦合金的壓氣機(jī)盤(pán)數(shù)量較多，在低壓壓氣機(jī)、中壓壓氣機(jī)都可以采用鈦合金葉盤(pán)。在低壓壓氣機(jī)中，常采用鈦合金來(lái)制造盤(pán)類(lèi)零件，主要合金有TC4、TCl1、BT25、TC17，還包括一些高溫鈦合金，如 Ti6242、Ti 1100、頂1834、頂 1685(500°C 520°C)、頂1629 (550°C)等。鈦合金盤(pán)類(lèi)零件的成形一般采用的方法是鑄造+鍛造(等溫鍛造)。為了節(jié)省貴重金屬材料，減少難加工材料的機(jī)械加工量和提高整體葉盤(pán)的疲勞強(qiáng)度、使用壽命，往往會(huì)采用精密等溫鍛造(包括超塑性鍛造)作為制坯手段，例如美國(guó)GE公司采用等溫鍛造技術(shù)制造出了帶葉片的壓氣機(jī)整體葉盤(pán)轉(zhuǎn)子。鈦合金精密鋳造是經(jīng)典的近凈成形エ藝。與從坯料需要去除大量的價(jià)格高昂的鈦合金的機(jī)械加工方法相比較，鋳造具有很高的節(jié)約成本能力。另外，鑄件不需要進(jìn)行后續(xù)加エ。鋳造常常能生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的零件，而這些零件采用其他傳統(tǒng)方法制造時(shí)エ藝太復(fù)雜或成本太高。可是，與鍛件相比，鑄件必須犧牲部分強(qiáng)度和塑性，因此很難應(yīng)用鑄造的方法制造高性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。在高壓壓氣機(jī)、渦輪中，一般選用高溫合金作為渦輪盤(pán)材料，目前，制造渦輪盤(pán)的主流的制備エ藝方法有兩種鋳造+鍛造成形和粉末法。粉末高溫合金渦輪盤(pán)件的生產(chǎn)エ藝主要有粉末熱擠壓+超塑性鍛造成形、直接熱等靜壓成形和熱等靜壓(HIP) +鍛造成形。國(guó)外熱等靜壓+鍛造成形是粉末高溫合金盤(pán)件的主要生產(chǎn)エ藝之一。根據(jù)其鍛造成形エ藝的不同，又可分為熱等靜壓+普通模鍛，熱等靜壓+熱模鍛，熱等靜壓+等溫鍛造，熱等靜壓+擠壓+超塑性鍛造。其中熱等靜壓+擠壓+超塑性鍛造エ藝是利用大擠壓比的變形使毛坯獲得超細(xì)晶的組織結(jié)構(gòu)，破碎熱等靜壓組織中的原始顆粒邊界，為隨后的超塑性鍛造創(chuàng)造了有利的組織條件，是目前粉末高溫合金盤(pán)件的主要生產(chǎn)エ藝之一。噴射沉積是另一種制備高溫合金渦輪盤(pán)的制備エ藝，目前還未達(dá)到實(shí)用的狀態(tài)。噴射沉積的創(chuàng)新之處在于把液體金屬的霧化(快速凝固)和霧化熔滴的沉積(動(dòng)態(tài)致密固化)結(jié)合起來(lái)，以最少的エ序直接從液體金屬(合金)制取整體致密、成分均勻、組織細(xì)化、結(jié)構(gòu)完整、接近零件最終形狀的材料或坯件。噴射沉積由于采用氬氣輔助，噴射沉積制備的零件均存在一定的孔隙率，還需要熱等靜壓、擠壓或鍛造等后續(xù)成形エ藝對(duì)其加工。激光成形、電子束成形是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的兩種增量成形方法，可以靈活地成形具有各種復(fù)雜形狀的零件，其共同的特點(diǎn)是通過(guò)將金屬熔化或半熔化后沉積下來(lái)實(shí)現(xiàn)材料堆積成形?；诩す獾慕饘倭慵苯映尚沃圃旒夹g(shù)非常多，例如激光選區(qū)燒結(jié) (SLS-Selective Laser Sintering)、激光選區(qū)溶化(SLM-Selective Laser Melting)、激 光近凈成形(LENS-Laser Engineering Net Shaping)、激光增材制造(LAM-LaserAdditive Manufacturing)等。目前激光成形可以制備的最大零件尺寸達(dá)到3mX 3mX1. 2m。電子束 成形方法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的成形方法，與激光成形相比較，它更具有特點(diǎn)，主 要包括最大功率高(是激光的數(shù)倍)，加工出的零件或模具精度和細(xì)微特征好，可以減小加 工誤差并簡(jiǎn)化系統(tǒng)裝置與控制軟件的設(shè)計(jì)。電子束成形方法主要包括兩種，分別是通過(guò)熔 絲和熔粉的方法實(shí)現(xiàn)逐層鋪覆成形。
已有的用于制備鈦合金、高溫合金壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)的技術(shù)存在以下不足
1.材料利用率低，鍛造成形的坯料尺寸一般較大，最終成形后的零件尺寸與坯料 相比較，材料的利用率偏低，而且后續(xù)的數(shù)控加工量大，周期長(zhǎng)，成本高。鍛造成形需要大噸 位鍛造設(shè)備，對(duì)于一些等溫鍛造、超塑鍛造工藝，對(duì)設(shè)備的要求更高。鍛造和鑄造工藝分開(kāi)， 工藝路線長(zhǎng)，周期長(zhǎng)。在制造高溫合金盤(pán)坯時(shí)，由于合金元素較高，容易造成元素偏析，導(dǎo)致 零件的組織和性能不均勻；
2.采用粉末法制備壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)，制造的工藝路線長(zhǎng)、成本高、效率低，對(duì)設(shè)備 的要求高，投入巨大。采用粉末制備壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)，對(duì)工藝過(guò)程的要求高，否則很容易造 成粉末受污染，導(dǎo)致零件性能的下降；
3.增量成形法可以用來(lái)制備壓氣機(jī)盤(pán)和渦輪盤(pán)，但其組織一般是鑄態(tài)組織，組織 和性能調(diào)控難度較大。現(xiàn)有增量成形技術(shù)一般是通過(guò)將鑄造過(guò)程進(jìn)行離散，將其金屬坯料 的熔化離散為多個(gè)局部區(qū)域的熔化，從而具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是由于增量成形都是金屬熔 化后又凝固的鑄態(tài)組織，其性能有所犧牲，因此現(xiàn)在很多的金屬增量成形的零件的組織難 于調(diào)控；
4.噴射沉積法制備渦輪盤(pán)技術(shù)是近年開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新型技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)將液體金屬 的霧化(快速凝固)與霧化熔滴的沉積結(jié)合起來(lái)，來(lái)制備整體致密、成分均勻、組織細(xì)化、結(jié) 構(gòu)完整、接近零件最終形狀的材料或坯料，在制備大尺寸渦輪盤(pán)零件方面還不成熟，其致密 度由于氬氣霧化，一般能達(dá)到99 %，這對(duì)最終性能有一定的影響。
為了獲得高性能、長(zhǎng)壽命的金屬零件，常規(guī)的金屬零件制造工藝過(guò)程，往往對(duì)鑄造 坯料進(jìn)行熱機(jī)械加工(鍛造、擠壓、軋制等)，而激光、電子束增量成形技術(shù)較難對(duì)已經(jīng)成形 的零件進(jìn)行后續(xù)的熱機(jī)械加工。為了客服這些不足，可以在對(duì)金屬熔覆和凝固過(guò)程進(jìn)行離 散的同時(shí)，對(duì)金屬的熱機(jī)械加工(鍛造、擠壓、軋制等)過(guò)程進(jìn)行離散，即將成形過(guò)程離散為 微鑄造+微熱機(jī)械加工的工藝方法。也可以直接將將塑性加工過(guò)程離散之后，但是這樣還 需要實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)了塑性加工的每次增加的金屬坯料與預(yù)制坯之間的連接，即實(shí)現(xiàn)金屬坯料 與預(yù)制坯之間的固態(tài)連接方式，而這種固態(tài)連接最有效的方式是通過(guò)摩擦連接(攪拌摩擦、 慣性摩擦、線性摩擦、旋轉(zhuǎn)摩擦)，可以基于微熱機(jī)械加工(微軋制、微鍛造、微擠壓)+微摩擦 加工(攪拌摩擦加工、慣性摩擦加工、線性摩擦加工等)進(jìn)行增量成形，可以稱(chēng)這種基于微熱 機(jī)械加工+微摩擦加工的金屬零件增量成形方式為“固態(tài)打印成形技術(shù)”，即在金屬零件成 形的過(guò)程中，無(wú)論是原始坯料還是預(yù)制坯始終處于固態(tài)，具有良好的塑性。
基于微鑄造+微熱機(jī)械加工或微熱機(jī)械加工+微摩擦連接加工的金屬零件增量成 形方式具有傳統(tǒng)的金屬增量成形方法所不具有的優(yōu)點(diǎn)，可以稱(chēng)之為是“三高一低”的制造技術(shù)(高性能、高效率、高材料利用率、低成本)，甚至可以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)、輪船、發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種大 型金屬零部件的打印成形，在未來(lái)制造業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的制備鈦合金、高溫合金壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)技術(shù)存在的 一些不足，提出一種基于微鑄造+微熱機(jī)械加工或微熱機(jī)械加工+微摩擦連接(微攪拌摩 擦)包覆成形盤(pán)類(lèi)零件的概念和方法，通過(guò)逐層包覆/熱機(jī)械加工法來(lái)制備鈦合金、高溫合 金的壓氣機(jī)盤(pán)或渦輪盤(pán)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，(I)制備成形裝置，成形裝置包括機(jī)架、送料和熱機(jī)械 加工系統(tǒng)及盤(pán)坯支撐系統(tǒng)，(1.1)機(jī)架包括上平臺(tái)、下平臺(tái)，上平臺(tái)與下平臺(tái)之間由四根支 柱支撐；
(1. 2)送料和熱機(jī)械加工系統(tǒng)包括掛架、送料系統(tǒng)、攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)及攪拌頭，掛 架安裝在機(jī)架的上平臺(tái)上，掛架底板上安裝送料系統(tǒng)，攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在掛架底板的 一側(cè)，攪拌頭安裝在攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)下方，送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為如下之一；
(1. 2.1)送料系統(tǒng)包括底部帶噴口的熔煉坩堝、氣體噴口及感應(yīng)線圈，熔煉坩堝安 裝在掛架底板上，氣體噴口位于底部帶噴口的熔煉坩堝的頂部，感應(yīng)線圈環(huán)繞在底部帶噴 口的熔煉坩堝的外部；
(1. 2. 2)送料系統(tǒng)包括擠壓筒、推料桿、推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及感應(yīng)線圈，擠壓筒安裝 在掛架底板上，推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架的上平臺(tái)上，推料桿位于推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下 方，推料桿的下端伸入至擠壓筒內(nèi)，感應(yīng)線圈環(huán)繞在擠壓筒的外部；
(1.2.3)送料系統(tǒng)包括料筒、料筒開(kāi)關(guān)、料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)及感應(yīng)線 圈，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架的上平臺(tái)上，料筒安裝在料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下方，料筒穿過(guò)掛架 底板，料筒的底部是料筒開(kāi)關(guān)，料筒開(kāi)關(guān)與坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)相接，感應(yīng)線圈環(huán)繞在料筒的外 部;
(1. 3)盤(pán)坯支撐系統(tǒng)包括盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架、盤(pán) 坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架的下平臺(tái)上，盤(pán)坯 轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架 上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連并安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上；
將成形裝置置于真空室中；
(2)包覆成形
(2.1)采用機(jī)械加工的方式加工出盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸，并安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上；
(2. 2)將真空室的真空度抽至1.0父10_午&，當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1.2.1)所述 結(jié)構(gòu)時(shí)，將棒狀或塊狀坯料放入到熔煉坩堝中，開(kāi)啟感應(yīng)線圈，對(duì)熔煉坩堝中的坯料進(jìn)行熔 煉，使坯料熔化形成熔體，通過(guò)在氣體噴口中通入氬氣,氬氣壓力為5MPa，對(duì)熔體施加壓力， 使坩堝中的熔體通過(guò)坩堝底部的噴口噴出，包覆到通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的盤(pán)坯轉(zhuǎn) 動(dòng)軸上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭 的夾角角度小于180°，并通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭對(duì)剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的坯 料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支 架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向平移與坩堝底部的噴口直徑相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為坩堝底部的噴ロ直徑的1/5 —1/3，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2. 2)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將棒狀坯料放入到擠壓筒中，開(kāi)啟感應(yīng)線圏，對(duì)擠壓筒中的坯料進(jìn)行加熱，使其處于良好的塑性狀態(tài)，通過(guò)推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)推動(dòng)推料桿，使得推料桿將擠壓筒中的坯料從擠壓筒中擠出，包覆到通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭的夾角角度小于180°，并通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的坯料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)ー圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向平移與擠壓筒出ロ直徑相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為擠壓筒出口直徑的1/5-1/3，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2. 3)所述結(jié)構(gòu)吋，將多個(gè)棒狀坯料放入到料筒中，每個(gè)棒狀坯料的高度為直徑的1-2倍，開(kāi)啟感應(yīng)線圈，對(duì)料筒中的坯料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為坯料熔點(diǎn)溫度的0. 3-0. 5倍，打開(kāi)料筒開(kāi)關(guān)，使一塊經(jīng)過(guò)預(yù)熱的棒狀坯料進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，棒狀坯料的頂端被坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)夾持住，被夾持住的棒狀坯料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1000-2000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)沿料筒和棒狀坯料軸線方向施加ー個(gè)向下的載荷，載荷在棒狀坯料中產(chǎn)生的最大應(yīng)カ< 50MPa，使棒狀坯料產(chǎn)生熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，松開(kāi)坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，然后，通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)3-4d/D的弧度，其中d :棒狀坯料直徑，D :盤(pán)類(lèi)零件毛坯的即時(shí)直徑，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭的夾角角度小于180°，并同時(shí)通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的坯料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，然后，繼續(xù)進(jìn)行第2個(gè)位置點(diǎn)的坯料的包覆，直至盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)ー圈后，完成第I圈坯料的包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向平移與棒狀坯料直徑的1-1. 5倍相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為棒狀坯料直徑的1/4-1/2，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；(3)將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。所述的當(dāng)包覆成形采用送料系統(tǒng)是所述(1. 2. 3)所述結(jié)構(gòu)吋，將多個(gè)棒狀坯料放入到料筒中，每個(gè)棒狀坯料的高度為直徑的1-2倍，打開(kāi)料筒開(kāi)關(guān)，使ー塊棒狀坯料進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，棒狀還料的頂端被還料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)夾持住，被夾持住的棒狀還料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度>2000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持 環(huán)沿料筒和棒狀還料軸線方向施加一個(gè)向下的載荷，載荷在棒狀還料中產(chǎn)生的最大應(yīng)力 >50MPa,使棒狀坯料產(chǎn)生熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明采用包覆/熱機(jī)械加工法來(lái)制備鈦合金、 高溫合金的壓氣機(jī)盤(pán)或渦輪盤(pán)，這種工藝方法對(duì)原材料的要求低、效率高、成本低、制備的 零件組織均勻、性能穩(wěn)定，適用于各種航空航天用鈦合金、高溫合金盤(pán)類(lèi)或環(huán)類(lèi)零件的制 備。
本發(fā)明與現(xiàn)有的其它制備方法相比較，還具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.采用熔煉成液態(tài)再進(jìn)行包覆成形時(shí)，對(duì)原材料要求很低，可以是邊角料，海綿 鈦，棒料，板料等各種形式，成本低，效率高；
2.采用熔煉成液態(tài)再進(jìn)行成形時(shí)，感應(yīng)熔煉坩堝系統(tǒng)的成本較低，而且熔煉高合 金成分的零件時(shí)，熔體的成分與零件的成分一致性好。真空感應(yīng)熔煉的最高溫度可以達(dá)到 接近3000°C，可用于制備各種難溶金屬材料的零件；
3.采用熔煉成液態(tài)再包覆成形時(shí)，成分均勻性好。由于采用鑄造工藝時(shí)，組織的均 勻性不好，采用粉末的方法制備渦輪盤(pán)，就是為了獲得均勻的成本和組織，而采用真空感應(yīng) 熔煉，對(duì)熔體有電磁攪拌的作用，則可以很好的保證熔池中的成分一致；
4.材料利用率高，可以實(shí)現(xiàn)近凈成形；
5.效率高。與鑄造后再鍛造工藝相比較，采用包覆/熱機(jī)械加工成形時(shí)，在一個(gè)設(shè) 備中通過(guò)制備出了盤(pán)類(lèi)零件的毛坯，該方法可以用于制備具有各種復(fù)雜形狀的零件，例如 飛機(jī)壁板、飛機(jī)起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)整體葉盤(pán)、傳動(dòng)軸、機(jī)匣、渦輪盤(pán)，甚至可用來(lái)打印成 形整個(gè)飛機(jī)、輪船、汽車(chē)的大型部件；
6.制備的零件性能良好，對(duì)包覆的金屬材料立刻進(jìn)行了熱機(jī)械加工，使得組織得 到良好地調(diào)控，從而可以獲得優(yōu)良的性能，甚至不需要后續(xù)的熱等靜壓工藝；
7.采用包覆/熱機(jī)械加工成形時(shí),也可以通過(guò)對(duì)局部區(qū)域的金屬材料進(jìn)行攪拌加 工，很好地實(shí)現(xiàn)金屬之間的連接；
8.采用包覆加工成形，可以很容易地實(shí)現(xiàn)雙性能、雙材料結(jié)構(gòu)件的制備，甚至可以 制備陶瓷+金屬雙材料結(jié)構(gòu)；
9.采用包覆/熱機(jī)械加工成形時(shí)，可以由于金屬材料始終處于塑性狀態(tài)，需要輸 入的能量少，大大地降低了盤(pán)坯中的熱殘余應(yīng)力，從而減少了零件開(kāi)裂的傾向；
10.將該種金屬包覆成形方法改為逐層鋪覆成形，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種具有復(fù)雜形 狀的高性能零件的增量成形；


圖1是本發(fā)明逐層包覆/熱機(jī)械加工成形中的一種送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中， 圖Ι-a為送料系統(tǒng)主視圖，圖Ι-b為圖Ι-a的側(cè)視圖2是本發(fā)明逐層包覆/熱機(jī)械加工成形中的另外一種送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖， 其中，圖2-a為送料系統(tǒng)主視圖，圖2-b為圖2-a的側(cè)視圖3是本發(fā)明逐層包覆/熱機(jī)械加工成形中的另外一種送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖， 其中，圖3-a為送料系統(tǒng)主視圖，圖3-b為圖3-a的側(cè)視圖，圖3_c是坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)內(nèi)部放大圖。
具體實(shí)施例方式(I)制備成形裝置，成形裝置包括機(jī)架、送料和熱機(jī)械加工系統(tǒng)及盤(pán)坯支撐系統(tǒng)，(1.1)機(jī)架包括上平臺(tái)2、下平臺(tái)3，上平臺(tái)2與下平臺(tái)3之間由四根支柱I支撐；(1.2)送料和熱機(jī)械加工系統(tǒng)包括掛架4、送料系統(tǒng)、攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6及攪拌頭9，掛架安裝在機(jī)架的上平臺(tái)2上，掛架底板5上安裝送料系統(tǒng)，攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6安裝在掛架底板5的ー側(cè),攪拌頭9安裝在攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6下方,送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為如下之一；(1. 2.1)送料系統(tǒng)包括底部帶噴ロ 12的熔煉坩堝7、氣體噴ロ 10及感應(yīng)線圈8，熔煉坩堝7安裝在掛架底板5上，氣體噴ロ 10位于底部帶噴ロ 12的熔煉坩堝7的頂部，感應(yīng)線圈8環(huán)繞在底部帶噴ロ 12的熔煉坩堝7的外部；(1. 2. 2)送料系統(tǒng)包括擠壓筒17、推料桿19、推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18及感應(yīng)線圈8，擠壓筒17安裝在掛架底板5上，推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18安裝在機(jī)架的上平臺(tái)2上，推料桿19位于推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18的下方，推料桿19的下端伸入至擠壓筒17內(nèi)，感應(yīng)線圈8環(huán)繞在擠壓筒17的外部；(1. 2. 3)送料系統(tǒng)包括料筒23、料筒開(kāi)關(guān)24、料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22、坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25及感應(yīng)線圈8，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22安裝在機(jī)架的上平臺(tái)2上，料筒23安裝在料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22的下方，料筒23穿過(guò)掛架底板5，料筒23的底部是料筒開(kāi)關(guān)24，料筒開(kāi)關(guān)24與坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25相接，感應(yīng)線圈8環(huán)繞在料筒23的外部；(1. 3)盤(pán)坯支撐系統(tǒng)包括盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16安裝在機(jī)架的下平臺(tái)上3，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13相連并安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上；將成形裝置置于真空室中；(2)包覆成形(2.1)采用機(jī)械加工的方式加工出盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，并安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上;(2. 2)將真空室的真空度抽至1.0父10_ャ&，當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1.2.1)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將棒狀或塊狀坯料放入到熔煉坩堝7中，開(kāi)啟感應(yīng)線圈8，對(duì)熔煉坩堝7中的坯料進(jìn)行熔煉，使坯料熔化形成熔體11，通過(guò)在氣體噴ロ 10中通入氬氣，氬氣壓カ為5MPa，對(duì)熔體11施加壓力，使熔煉坩堝7中的熔體通過(guò)坩堝底部的噴ロ 12噴出，包覆到通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭9的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭9的夾角角度小于180°，并通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)攪拌頭9對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上的坯料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，在攪拌加工過(guò)程中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)坯料組織的熱機(jī)械加工，從而細(xì)化了晶粒，提高了金屬性能，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)ー圈后,盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的軸向平移與坩堝底部的噴ロ直徑相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為熔煉坩堝7底 部的噴口 12直徑的1/5-1/3，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依 次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；
當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2. 2)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將棒狀坯料20放入到擠壓筒17中， 開(kāi)啟感應(yīng)線圈8，對(duì)擠壓筒17中的坯料20進(jìn)行加熱，使其處于良好的塑性狀態(tài)，一般為坯 料20金屬熔點(diǎn)的07. 7-0. 75倍，通過(guò)推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)18推動(dòng)推料桿19，使得推料桿19將 擠壓筒17中的坯料20從擠壓筒17中擠出，包覆到通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)的盤(pán) 坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭9的方向一致，其中送料系 統(tǒng)和攪拌頭9的夾角角度小于180°，并通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)攪拌頭9對(duì)剛剛包覆在 盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上的坯料20進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，在攪拌加工過(guò) 程中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)坯料組織的熱機(jī)械加工，從而細(xì)化了晶粒，提高了金屬性能，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng) 軸13旋轉(zhuǎn)一圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸 13的軸向平移與擠壓筒出口直徑相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi) 零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15 沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為擠壓筒出口 21直徑的1/5 —1/3，然后， 進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛 坯徑向尺寸的包覆；
當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2. 3)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將多個(gè)棒狀坯料20放入到料筒23 中，每個(gè)棒狀坯料20的高度為直徑的1-2倍，開(kāi)啟感應(yīng)線圈8，對(duì)料筒23中的坯料進(jìn)行預(yù) 熱，預(yù)熱溫度為坯料熔點(diǎn)溫度的O. 3-0. 5倍，打開(kāi)料筒23開(kāi)關(guān)，使一塊經(jīng)過(guò)預(yù)熱的棒狀坯料 20進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，棒狀坯料20的頂端被坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25夾持住，被夾持住的 棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13接觸，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22驅(qū)動(dòng)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán) 25，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1000-2000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13表面摩擦生熱， 同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22對(duì)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25沿料筒23和棒狀坯料20軸線方向 施加一個(gè)向下的載荷，載荷在棒狀坯料20中產(chǎn)生的最大應(yīng)力< 50MPa，使棒狀坯料20產(chǎn)生 熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，松開(kāi)坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，然后，通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng) 軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13轉(zhuǎn)過(guò)3-4d/D的弧度，其中d :棒狀坯料直徑，D :盤(pán)類(lèi)零件 毛坯的即時(shí)直徑，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭9的方向一致，其中送料 系統(tǒng)和攪拌頭9的夾角角度小于180°，并同時(shí)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)通過(guò)攪拌頭9對(duì)剛剛 包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上的坯料20進(jìn)行攪拌加工，使坯料20與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13結(jié)合在一起， 在攪拌加工過(guò)程中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)坯料組織的熱機(jī)械加工，從而細(xì)化了晶粒，提高了金屬性 能，然后，繼續(xù)進(jìn)行第2個(gè)位置點(diǎn)的坯料20的包覆，直至盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)一圈后，完成第 I圈坯料的包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸 13的軸向平移與棒狀坯料直徑的1-1. 5倍相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完 成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支 架15沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為棒狀坯料直徑的1/4-1/2，然后，進(jìn) 行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯 徑向尺寸的包覆；
(3)將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。本發(fā)明的基本原理是將鑄造或熱機(jī)械加工過(guò)程離散，采用微鋳造加微熱機(jī)械加工(攪拌加工)或微熱機(jī)械(微擠壓)加微摩擦連接(微慣性摩擦連接)的方式，通過(guò)逐層包覆/熱機(jī)械加工法來(lái)實(shí)現(xiàn)盤(pán)類(lèi)金屬零件的成形。該方法通過(guò)感應(yīng)線圈8采用感應(yīng)方式的加熱坯料，使坯料熔化成熔體11或者成為處于半固態(tài)狀態(tài)的坯料20，具有良好的流動(dòng)性。通過(guò)氣壓加載、擠壓成形、夾持并轉(zhuǎn)動(dòng)坯料塊的方式，將液態(tài)或固態(tài)坯料包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，使其與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13結(jié)合，為了使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13進(jìn)ー步實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)合，對(duì)剛剛包覆到盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上的坯料通過(guò)攪拌頭9對(duì)其進(jìn)行攪拌加工，使其與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13結(jié)合良好，并細(xì)化晶粒，提高金屬盤(pán)坯的性能。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13、可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ー圈盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的包覆和攪拌加工，通過(guò)沿著盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13軸線移動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，可以實(shí)現(xiàn)在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13整個(gè)寬度上的包覆和攪拌加工，通過(guò)不斷向下移動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13，可以實(shí)現(xiàn)在對(duì)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13在徑向方向的包覆和攪拌加工，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的包覆和熱機(jī)械加工。
在采用夾持并轉(zhuǎn)動(dòng)坯料塊的方式時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22驅(qū)動(dòng)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，轉(zhuǎn)動(dòng)速度>2000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22對(duì)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25沿料筒23和棒狀坯料20軸線方向施加ー個(gè)向下的載荷，載荷在棒狀坯料20中產(chǎn)生的最大應(yīng)カ>50MPa時(shí)，可以將感應(yīng)加熱線圈7、攪拌頭9去除。以上整個(gè)系統(tǒng)放置在真空室中。實(shí)施例一送料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖11.在熔煉坩堝7中加入TC4鈦合金坯料，坯料的形式可以是塊料、棒料等，2.將真空室的真空度抽至1. OX 10_3Pa，3.開(kāi)啟感應(yīng)加熱線圈8，對(duì)TC4鈦合金坯料進(jìn)行熔煉，將其熔煉成為熔體11，熔煉溫度為1800°C，4.在氣體噴ロ 10中通入氬氣，氣體壓カ為2MPa，通過(guò)氣壓加載的方式，使熔體經(jīng)由熔體噴ロ 12噴出，熔體噴ロ的直徑為5mm，將熔化后的坯料熔體11包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，通過(guò)攪拌頭9對(duì)剛剛鋪覆的坯料進(jìn)行攪拌加工，攪拌頭9轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，5.盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)ー圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的軸向平移5mm，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆，6.盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為1mm，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆，7.將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。實(shí)施例ニ 1.在擠壓筒17中加入TC4鈦合金坯料20，坯料尺寸為0>30_X60mm，2.將真空室的真空度抽至1. OX 10_3Pa，3.開(kāi)啟感應(yīng)加熱線圈8，對(duì)坯料20進(jìn)行加熱，升溫至920°C，并保溫，
4.通過(guò)推料桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)18驅(qū)動(dòng)推料桿19，將固態(tài)坯料20經(jīng)由擠壓料出口 21包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，擠壓筒出口的直徑為5mm，推料桿19的施加的擠壓載荷為1000公斤力，通過(guò)攪拌頭9對(duì)剛剛鋪覆的坯料進(jìn)行攪拌加工，攪拌頭9轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，
5.盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)一圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的軸向平移5mm，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆，
6.盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸 13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為1. 5mm，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆，
7.將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。
實(shí)施例三
1.在料筒23中加入TC4鈦合金棒狀20，其中棒狀尺寸為Φ5πιπιΧ5πιπι，
2.將真空室的真空度抽至1. OX 10_3Pa，
3.開(kāi)啟感應(yīng)加熱線圈8，對(duì)坯料20進(jìn)行加熱，加熱溫度為500°C，
4.打開(kāi)料筒23開(kāi)關(guān)，使一塊經(jīng)過(guò)預(yù)熱的棒狀坯料20進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，
5.棒狀坯料20的頂端被坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25夾持住，被夾持住的棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13接觸，料筒 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22驅(qū)動(dòng)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 1000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22 對(duì)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25沿料筒23和棒狀坯料20軸線方向施加一個(gè)向下的載荷， 載荷大小為500公斤力，使棒狀坯料20產(chǎn)生熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上， 松開(kāi)坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，
6.通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13轉(zhuǎn)過(guò)15/D的弧度，其中D :盤(pán)類(lèi)零件毛坯的即時(shí)直徑，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭9的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭9的夾角角度小于180°，并同時(shí)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)通過(guò)攪拌頭9 對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上的坯料20進(jìn)行攪拌加工，攪拌頭9轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)/分鐘， 使坯料20與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13結(jié)合在一起，然后，繼續(xù)進(jìn)行第2個(gè)位置點(diǎn)的坯料20的包覆，直至盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)一圈后，完成第I圈坯料的包覆，
7.盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的軸向平移7. 5mm,繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆； 盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為2. 5mm,然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆，
8.將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。
實(shí)施例四
1.在料筒23中加入TC4鈦合金棒狀20，其中棒狀尺寸為Φ3πιπιΧ3πιπι，
2.將真空室的真空度抽至1. OX 10_3Pa，
3.打開(kāi)料筒23開(kāi)關(guān)，使一塊棒狀坯料20進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，
4.棒狀坯料20的頂端被坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25夾持住，被夾持住的棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13接觸，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22驅(qū)動(dòng)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為3000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料20的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22對(duì)料筒23和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25沿料筒23和棒狀坯料20軸線方向施加ー個(gè)向下的載荷，載荷大小為600公斤力，使棒狀坯料20產(chǎn)生熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13上，松開(kāi)坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)25，5.通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13轉(zhuǎn)過(guò)10/D的弧度，其中D :盤(pán)類(lèi)零件毛坯的即時(shí)直徑，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭9的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭9的夾角角度小于180°，然后，繼續(xù)進(jìn)行第2個(gè)位置點(diǎn)的坯料20的包覆，直至盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13旋轉(zhuǎn)ー圈后，完成第I圈坯料的包覆，6.盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的軸向平移5_，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為1. 5mm,然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆，7.將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架15上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸13芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。
權(quán)利要求
1.一種盤(pán)類(lèi)零件的包覆成形方法，其特征是，(1)制備成形裝置，成形裝置包括機(jī)架、送料和熱機(jī)械加工系統(tǒng)及盤(pán)坯支撐系統(tǒng)(1.1) 機(jī)架包括上平臺(tái)、下平臺(tái)，上平臺(tái)與下平臺(tái)之間由四根支柱支撐；(1. 2)送料和熱機(jī)械加工系統(tǒng)包括掛架、送料系統(tǒng)、攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)及攪拌頭，掛架安裝在機(jī)架的上平臺(tái)上，掛架底板上安裝送料系統(tǒng)，攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在掛架底板的一側(cè)， 攪拌頭安裝在攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)下方，送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為如下之一(1. 2.1)送料系統(tǒng)包括底部帶噴口的熔煉坩堝、氣體噴口及感應(yīng)線圈，熔煉坩堝安裝在掛架底板上，氣體噴口位于底部帶噴口的熔煉坩堝的頂部，感應(yīng)線圈環(huán)繞在底部帶噴口的熔煉坩堝的外部；(1. 2. 2)送料系統(tǒng)包括擠壓筒、推料桿、推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及感應(yīng)線圈，擠壓筒安裝在掛架底板上，推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架的上平臺(tái)上，推料桿位于推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下方，推料桿的下端伸入至擠壓筒內(nèi)，感應(yīng)線圈環(huán)繞在擠壓筒的外部；(1. 2. 3)送料系統(tǒng)包括料筒、料筒開(kāi)關(guān)、料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)及感應(yīng)線圈，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架的上平臺(tái)上，料筒安裝在料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的下方，料筒穿過(guò)掛架底板， 料筒的底部是料筒開(kāi)關(guān)，料筒開(kāi)關(guān)與坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)相接，感應(yīng)線圈環(huán)繞在料筒的外部；(1. 3)盤(pán)坯支撐系統(tǒng)包括盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架、盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架的下平臺(tái)上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連并安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上；將成形裝置置于真空室中；(2)包覆成形(2.1)采用機(jī)械加工的方式加工出盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸，并安裝在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上；(2.2)將真空室的真空度抽至1. OX 10_3Pa，當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2.1)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將棒狀或塊狀坯料放入到熔煉坩堝中，開(kāi)啟感應(yīng)線圈，對(duì)熔煉坩堝中的坯料進(jìn)行熔煉， 使坯料熔化形成熔體，通過(guò)在氣體噴口中通入氬氣,氬氣壓力為5MPa，對(duì)熔體施加壓力，使坩堝中的熔體通過(guò)坩堝底部的噴口噴出，包覆到通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭的夾角角度小于180°，并通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的坯料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向平移與坩堝底部的噴口直徑相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為坩堝底部的噴口直徑的1/5-1/3，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2. 2)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將棒狀坯料放入到擠壓筒中，開(kāi)啟感應(yīng)線圈，對(duì)擠壓筒中的坯料進(jìn)行加熱，使其處于良好的塑性狀態(tài)，通過(guò)推料桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)推動(dòng)推料桿，使得推料桿將擠壓筒中的坯料從擠壓筒中擠出，包覆到通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭的夾角角度小于180°，通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的坯料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈后，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向平移與擠壓筒出口直徑相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆； 盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為擠壓筒出口直徑的1/5-1/3，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；當(dāng)使用送料系統(tǒng)是上述(1. 2. 3)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將多個(gè)棒狀坯料放入到料筒中，每個(gè)棒狀坯料的高度為直徑的1-2倍，開(kāi)啟感應(yīng)線圈，對(duì)料筒中的坯料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為坯料熔點(diǎn)溫度的O. 3-0. 5倍，打開(kāi)料筒開(kāi)關(guān)，使一塊經(jīng)過(guò)預(yù)熱的棒狀坯料進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，棒狀坯料的頂端被坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)夾持住，被夾持住的棒狀坯料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸， 料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為1000-2000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)沿料筒和棒狀坯料軸線方向施加一個(gè)向下的載荷，載荷在棒狀坯料中產(chǎn)生的最大應(yīng)力< 50MPa，使棒狀坯料產(chǎn)生熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，松開(kāi)坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，然后，通過(guò)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)3-4d/D的弧度，其中d :棒狀坯料直徑，D :盤(pán)類(lèi)零件毛坯的即時(shí)直徑，盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與送料系統(tǒng)到攪拌頭的方向一致，其中送料系統(tǒng)和攪拌頭的夾角角度小于180°，通過(guò)攪拌頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌頭對(duì)剛剛包覆在盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的坯料進(jìn)行攪拌加工，使坯料與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸結(jié)合在一起，然后，繼續(xù)進(jìn)行第2個(gè)位置點(diǎn)的坯料的包覆，直至盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)一圈后，完成第I圈坯料的包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向平移與棒狀坯料直徑的1-1. 5倍相同的距離，繼續(xù)進(jìn)行第2圈坯料的包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯寬度上的第I層包覆；盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架沿垂直盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向向下移動(dòng)，移動(dòng)距離為棒狀坯料直徑的1/4-1/2，然后，進(jìn)行第2層坯料的包覆，包覆方式與第I層相同，逐層依次進(jìn)行包覆，直至完成盤(pán)類(lèi)零件毛坯徑向尺寸的包覆；(3)將包覆成形后的盤(pán)類(lèi)零件毛坯從盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸支架上取下，通過(guò)數(shù)控加工的方法，將盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸的芯部去除，并經(jīng)過(guò)表面加工和表面處理后，制備出盤(pán)類(lèi)零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盤(pán)類(lèi)零件的包覆成形方法，其特征是，所述的當(dāng)包覆成形采用送料系統(tǒng)是所述(1. 2. 3)所述結(jié)構(gòu)時(shí)，將多個(gè)棒狀坯料放入到料筒中，每個(gè)棒狀坯料的高度為直徑的1-2倍，打開(kāi)料筒開(kāi)關(guān)，使一塊棒狀坯料進(jìn)入坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，棒狀坯料的頂端被還料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)夾持住，被夾持住的棒狀還料的底部與盤(pán)還轉(zhuǎn)動(dòng)軸接觸，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度>2000轉(zhuǎn)/分，使棒狀坯料的底部與盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸表面摩擦生熱，同時(shí)，料筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)料筒和坯料轉(zhuǎn)動(dòng)夾持環(huán)沿料筒和棒狀坯料軸線方向施加一個(gè)向下的載荷，載荷在棒狀坯料中產(chǎn)生的最大應(yīng)力>50MPa，使棒狀坯料產(chǎn)生熱機(jī)械變形，包覆到靜止的盤(pán)坯轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。
全文摘要
本發(fā)明屬于鈦合金、高溫合金盤(pán)坯制造技術(shù)，涉及一種盤(pán)類(lèi)零件的包覆成形方法。本發(fā)明采用逐層包覆/熱機(jī)械加工法來(lái)制備鈦合金、高溫合金的壓氣機(jī)盤(pán)或渦輪盤(pán)，這種工藝方法對(duì)原材料的要求低、效率高、成本低、制備的零件組織均勻、性能穩(wěn)定，適用于各種航空航天用鈦合金、高溫合金盤(pán)類(lèi)或環(huán)類(lèi)零件的制備。
文檔編號(hào)B22D19/08GK103008616SQ20121046528
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者趙冰, 李志強(qiáng), 廖金華 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所