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(jī)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(jì)，盤件使用尺寸越來越大，整體性也越來越強(qiáng)。使用材料也向難變形高強(qiáng)高韌高比強(qiáng)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(shì)。尤其針對(duì)于，航空航天用的發(fā)動(dòng)機(jī)，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(jì)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(jì)大部分針對(duì)整體成形過程進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(duì)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(duì)于大型盤件輾壓成形時(shí)，會(huì)造成大型盤件的金屬填充不完整或者是金屬填充時(shí)存在一定的缺陷。軸向閉式輾壓過程中的，一般整個(gè)過程采取線性方式進(jìn)給，但針對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)成形后的盤件進(jìn)行切邊，熱處理，機(jī)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)盤件預(yù)制坯模具的預(yù)熱溫度為300度；第三步中對(duì)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(dòng)，然后再將盤件預(yù)制坯，放入轉(zhuǎn)動(dòng)的盤件模具的下模中對(duì)盤件進(jìn)行成形。
[0013]本發(fā)明對(duì)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(hào)鋼大型盤件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]—種45號(hào)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(duì)盤件預(yù)制坯模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，選取盤件上表面作為輪廓設(shè)計(jì)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(tái)。通過有限元軟件Simulfact對(duì)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(jì)，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(hào)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(duì)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