本發(fā)明是一種可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料嵌套式多層擠壓裝置，屬于熱加工。

背景技術(shù)：

1、軸類構(gòu)件廣泛應(yīng)用于直升機(jī)傳動系統(tǒng)及航空發(fā)動機(jī)中，在實(shí)際工況中，軸類構(gòu)件一般會進(jìn)行自轉(zhuǎn)，帶動表面裝卡的齒輪、盤等構(gòu)件，因此，軸類構(gòu)件表面一般存在著較多的階梯，傳統(tǒng)制造工藝中，軸類構(gòu)件一般采用軋制或者擠壓制備出實(shí)心或者空心直筒毛坯，然后進(jìn)行機(jī)械加工，加工余量大，周期長，成本高，而且加工過程中，塑性流線被切斷，影響了實(shí)際使用壽命和力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)狀況而設(shè)計提供了一種可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料嵌套式多層擠壓裝置，其目的是能夠一次性獲得階梯空心軸構(gòu)件，具有加工余量小、避免較大機(jī)械加工周期及成本低的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

3、該種可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料嵌套式多層擠壓裝置包括一個筒形的加熱擠壓筒9，該加熱擠壓筒9的左端開口直徑大于右端開口直徑，在加熱擠壓筒9的左端內(nèi)腔壁上設(shè)置有環(huán)形的左擠壓環(huán)5，在加熱擠壓筒9的左端內(nèi)腔中心軸位置上設(shè)置有左擠壓頭4，在加熱擠壓筒9的右端內(nèi)腔中心軸位置上設(shè)置有右擠壓頭11，右擠壓頭11的外圍環(huán)繞有右擠壓環(huán)10，左擠壓環(huán)5、左擠壓頭4、右擠壓頭11、右擠壓環(huán)10均能夠沿加熱擠壓筒9的中心軸方向左、右移動，左擠壓頭4的長度小于左擠壓環(huán)5且兩者同步移動；

4、在加熱擠壓筒9的內(nèi)腔中部放置圓柱狀的坯料，該坯料與加熱擠壓筒9兩者的中心軸線重合，該坯料中心為柱狀的金屬粉ⅰ芯柱6，金屬粉ⅰ芯柱6的外圍環(huán)繞有金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7、金屬粉ⅲ外環(huán)8，其中：金屬粉ⅲ外環(huán)8的外徑與加熱擠壓筒9的內(nèi)徑一致，金屬粉ⅲ外環(huán)8的內(nèi)徑和金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7的外徑與左擠壓環(huán)5的內(nèi)徑一致，金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7的內(nèi)徑和金屬粉ⅰ芯柱6的直徑與右擠壓環(huán)10的外徑一致，金屬粉ⅰ芯柱6的直徑與右擠壓頭11的直徑一致，左擠壓頭4與右擠壓頭11的直徑一致。

5、在一種實(shí)施中，所述坯料中心的金屬粉ⅰ芯柱6及周圍的金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7、金屬粉ⅲ外環(huán)8分別由銅粉、鋁粉、鈦粉形成，加工構(gòu)件為階梯空心軸，其加工步驟如下：

6、步驟一、坯料準(zhǔn)備

7、在一個圓柱形的不銹鋼包套內(nèi)，從外向內(nèi)依次放入鈦粉、鋁粉、銅粉，抽出層間隔板后對包括進(jìn)行熱等靜壓，溫度為1000-1200℃，冷卻后即得到圓柱狀的坯料，該坯料從外向內(nèi)為金屬粉ⅲ外環(huán)8、金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7、金屬粉ⅰ芯柱6；

8、步驟二、金屬粉ⅲ外環(huán)8部分成形

9、啟動加熱套9，加熱溫度為900-1100℃，右擠壓頭11和右擠壓環(huán)10向左移動，與金屬粉ⅰ芯柱6右側(cè)相抵，左擠壓頭4和左擠壓環(huán)5向右移動，左擠壓頭4與金屬粉ⅰ芯柱6左側(cè)相抵，左擠壓環(huán)5將金屬粉ⅲ外環(huán)8向右擠壓，使金屬粉ⅲ外環(huán)8發(fā)生軸向和徑向變形；

10、步驟三、金屬粉ⅰ芯柱6部分成形

11、啟動加熱套9，加熱溫度為700-800℃，右擠壓頭11和右擠壓環(huán)10繼續(xù)向左移動，左擠壓頭4和左擠壓環(huán)5繼續(xù)向右移動，左擠壓頭4伸入金屬粉ⅰ芯柱6，使金屬粉ⅰ芯柱6發(fā)生軸向和徑向變形；

12、步驟四、金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7部分成形

13、啟動加熱套9，加熱溫度為500-700℃，左擠壓頭4和左擠壓環(huán)5繼續(xù)向右移動，右擠壓環(huán)10向右移動，右擠壓頭11向左移動，使金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)7和金屬粉ⅲ外環(huán)8發(fā)生徑向變形；

14、步驟五、后處理

15、右擠壓環(huán)10和右擠壓頭11向右移動，左擠壓頭4和左擠壓環(huán)5向左移動，退出對坯料的加工后，將毛坯冷卻至室溫，即得到階梯空心軸，該階梯空心軸沿軸向依次由階梯狀嵌套的銅環(huán)1、鋁環(huán)2、鈦環(huán)3構(gòu)成。

16、進(jìn)一步，所述鈦粉、鋁粉、銅粉的顆粒粒度為-350～-450目。

17、本發(fā)明技術(shù)方案的特點(diǎn)及有益效果如下：

18、一、通過本發(fā)明方案，可以制備出一種多金屬嵌套式構(gòu)件，這種構(gòu)件強(qiáng)度比單金屬構(gòu)件高，異質(zhì)金屬間通過界面反應(yīng)和界面變形，剪切力以及壓應(yīng)力的多重作用下，界面結(jié)合力高；

19、二、通過本發(fā)明方案制備的階梯空心軸類構(gòu)件，塑性流線最大化的保留，提高了構(gòu)件的力學(xué)性能和使用壽命；

20、三、在本發(fā)明方案中，通過成形過程的溫度階梯調(diào)整，盡可能的保留了原始亞晶界和位錯，這些有利于后續(xù)熱處理過程中細(xì)化晶粒。

技術(shù)特征：

1.一種可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料嵌套式多層擠壓裝置，其特征在于：該裝置包括一個筒形的加熱擠壓筒(9)，該加熱擠壓筒(9)的左端開口直徑大于右端開口直徑，在加熱擠壓筒(9)的左端內(nèi)腔壁上設(shè)置有環(huán)形的左擠壓環(huán)(5)，在加熱擠壓筒(9)的左端內(nèi)腔中心軸位置上設(shè)置有左擠壓頭(4)，在加熱擠壓筒(9)的右端內(nèi)腔中心軸位置上設(shè)置有右擠壓頭(11)，右擠壓頭(11)的外圍環(huán)繞有右擠壓環(huán)(10)，左擠壓環(huán)(5)、左擠壓頭(4)、右擠壓頭(11)、右擠壓環(huán)(10)均能夠沿加熱擠壓筒(9)的中心軸方向左、右移動，左擠壓頭(4)的長度小于左擠壓環(huán)(5)且兩者同步移動；

2.一種采用權(quán)利要求1所述裝置的加工方法，其特征在于：該坯料中心的金屬粉ⅰ芯柱(6)及周圍的金屬粉ⅱ內(nèi)環(huán)(7)、金屬粉ⅲ外環(huán)(8)分別由銅粉、鋁粉、鈦粉形成，該方法的加工構(gòu)件為階梯空心軸，其步驟如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料嵌套式多層擠壓裝置，其特征在于：所述鈦粉、鋁粉、銅粉的顆粒粒度為-350～-450目。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料嵌套式多層擠壓裝置，該裝置包括一個筒形的加熱擠壓筒(9)，在加熱擠壓筒(9)的左端內(nèi)腔壁上設(shè)置有環(huán)形的左擠壓環(huán)(5)，在加熱擠壓筒(9)的左端內(nèi)腔中心軸位置上設(shè)置有左擠壓頭(4)，在加熱擠壓筒(9)的右端內(nèi)腔中心軸位置上設(shè)置有右擠壓頭(11)，右擠壓頭(11)的外圍環(huán)繞有右擠壓環(huán)(10)，左擠壓環(huán)(5)、左擠壓頭(4)、右擠壓頭(11)、右擠壓環(huán)(10)均能夠沿加熱擠壓筒(9)的中心軸方向左、右移動，左擠壓頭(4)的長度小于左擠壓環(huán)(5)且兩者同步移動；通過該裝置能夠制備出多金屬嵌套式構(gòu)件，這種構(gòu)件強(qiáng)度比單金屬構(gòu)件高，異質(zhì)金屬間通過界面反應(yīng)和界面變形，剪切力以及壓應(yīng)力的多重作用下，界面結(jié)合力高。

技術(shù)研發(fā)人員：方爽,王亞,蘭博,陳由紅,孫興,林鶯鶯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)北京航空材料研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30