鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，將分流環(huán)等分成N份形成N個(gè)分流環(huán)單元，每個(gè)分流環(huán)單元包括圓環(huán)弧形管及分流接頭；加工圓環(huán)弧形管及分流接頭；將分流接頭與圓環(huán)弧形管焊接形成分流環(huán)單元；將焊接完成的分流環(huán)單元依次進(jìn)行X射線(xiàn)探傷和去應(yīng)力退火處理；將N個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件；將分流環(huán)坯件依次進(jìn)行X射線(xiàn)探傷和去應(yīng)力退火處理后形成鐵基高溫合金分流環(huán)。由N個(gè)圓環(huán)弧形管焊接形成的分流環(huán)承壓能力強(qiáng)，按照工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，無(wú)泄漏、無(wú)異常變形；且形成的分流環(huán)抗疲勞性能好成型外觀質(zhì)量良好，按照工作壓力進(jìn)行了5000次疲勞試驗(yàn)無(wú)異常變形和破壞。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于固體火箭姿控動(dòng)力系統(tǒng)高溫壓高燃?xì)夥至鳝h(huán)的加工領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天防務(wù)技術(shù)的快速發(fā)展，飛行器系統(tǒng)的長(zhǎng)期貯存性、免維護(hù)性、快速響應(yīng)性、安全無(wú)毒性等要求越來(lái)越高。液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)推進(jìn)劑有毒、使用前加注、貯存期短等制約了裝備系統(tǒng)的使用性能，若采用固體姿控替代液體姿控，將大大提升裝備系統(tǒng)的使用性能。另外，液體姿控動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，采用固體姿控替代液體姿控也是降低成本的方向之一。固體姿控動(dòng)力系統(tǒng)為飛行器提供俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)、速修姿控動(dòng)力。固體姿控動(dòng)力系統(tǒng)采用固體燃?xì)獍l(fā)生劑為工質(zhì)源，通過(guò)固體燃?xì)獍l(fā)生劑燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)?，高溫燃?xì)馔ㄟ^(guò)推力器(電磁閥與噴管的組合體)產(chǎn)生姿控動(dòng)力。
[0003]固體姿控動(dòng)力系統(tǒng)由固體燃?xì)獍l(fā)生器、單向閥、高溫高壓氣瓶、減壓閥、分流環(huán)、推力器、安全閥、管路、連接密封結(jié)構(gòu)等組成。分流環(huán)主體結(jié)構(gòu)是一個(gè)薄壁不大于3_的空心圓環(huán)，圓環(huán)弧形管是構(gòu)成分流環(huán)空心圓環(huán)的零件。分流環(huán)在工作時(shí)要承受900°C以上的高溫，5MPa以上的高壓，連續(xù)工作時(shí)間大于360S，使用壽命要求大于2000次?？招膱A環(huán)上有一個(gè)燃?xì)膺M(jìn)氣接頭和多個(gè)燃?xì)獬鰵饨宇^。為了使分流環(huán)保持高溫強(qiáng)度和持久的耐疲勞性能，采用高溫強(qiáng)度特別高的GHl 131鐵基高溫合金，在900 0C的高溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)260MPa。
[0004]目前鈦合金等具有超塑性的薄壁空心圓環(huán)傳統(tǒng)的加工方法是采用兩個(gè)半圓環(huán)超塑成型和擴(kuò)散連接方法。但是，鐵基高溫合金沒(méi)有超塑性，而且，連接(或焊接)面是承受應(yīng)力最大的部位，抗疲勞性差。
[0005]另外，空心圓環(huán)傳統(tǒng)的加工方法還可以采用空心直管彎形后對(duì)接焊。但是，對(duì)于小直徑薄壁的鐵基高溫合金空心直管，傳統(tǒng)的穿管技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn);而且，傳統(tǒng)的直管彎形后存在外壁受拉減薄和內(nèi)壁受壓增厚造成壁厚不均勻的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述不足，提供一種承載能力強(qiáng)、抗疲勞性能好及可靠性高的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，克服了鐵基高溫合金采用傳統(tǒng)半環(huán)對(duì)接焊抗疲勞性差、無(wú)法采用傳統(tǒng)穿管技術(shù)加工內(nèi)孔及傳統(tǒng)的直管彎形后外壁受拉減薄和內(nèi)壁受壓增厚造成壁厚不均勻的缺點(diǎn)，解決了固體姿控動(dòng)力系統(tǒng)分流環(huán)的加工難題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，包括如下步驟:
[0008]I)將分流環(huán)等分成N份形成N個(gè)分流環(huán)單元，每個(gè)分流環(huán)單元包括圓環(huán)弧形管及分流接頭，2<N<6且N為自然數(shù);設(shè)定D為圓環(huán)弧形管的內(nèi)徑、d為圓環(huán)弧形管的外徑、t為圓環(huán)弧形管的壁厚、R為圓環(huán)弧形管的中心半徑；
[0009]2)加工圓環(huán)弧形管及分流接頭，且圓環(huán)弧形管上開(kāi)有與分流接頭對(duì)焊接的安裝孔；
[0010]3)將分流接頭與圓環(huán)弧形管焊接形成分流環(huán)單元；
[0011]4)將焊接完成的分流環(huán)單元依次進(jìn)行X射線(xiàn)探傷和去應(yīng)力退火處理；
[0012]5)將經(jīng)過(guò)步驟4)退火處理的N個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件；
[0013]6)將分流環(huán)坯件依次進(jìn)行X射線(xiàn)探傷和去應(yīng)力退火處理后形成鐵基高溫合金分流環(huán)。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟2)中，圓環(huán)弧形管加工的具體過(guò)程如下:
[0015]21)加工直管坯料，長(zhǎng)度L = 2Rjt/N+A、內(nèi)孔直SD1 = D/^壁厚。={[ (D+2t)2_D2+D12Jv2-Dl/^,其中:A取值20?30mm、B取值1.1?1.5;
[0016]22)脹形彎曲復(fù)合成型，采用室溫成型工藝將直管坯料放入成型模具中成型，其中:成型模具的芯模包括芯模圓柱段、芯模校正圓弧段及連接芯模圓柱段和芯模校正圓弧段的芯模過(guò)渡段，芯模圓柱段直徑CU小于直管坯料內(nèi)孔直SD1，芯模校正圓弧段直徑d2 = D+A，Δ為直管坯料內(nèi)孔直徑的彈性伸長(zhǎng)量，芯模校正圓弧段的中心半徑為R，芯模過(guò)渡段直徑從CU連續(xù)遞增至d2;
[0017]直管坯料套置在芯模的芯模圓柱段上，將芯模固定在成型模具中，推動(dòng)直管坯料使直管坯料滑出芯模圓柱段，且采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法形成圓環(huán)弧形管坯料；
[0018]23)將圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理；
[0019]24)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行直徑方向整形和厚度方向整形得到所需的圓環(huán)弧形管。
[0020]進(jìn)一步地，所述步驟22)中，芯模圓柱段直徑ch比直管坯料內(nèi)孔直徑Dd、0.1?
0.2mm;芯模校正圓弧段長(zhǎng)度Ll = 20?30mm，芯模過(guò)渡段圓心角β為35°?45° ;且直管坯料形成圓環(huán)弧形管還料的形成速度為20?60mm/min。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟23)中，消除應(yīng)力熱處理的具體過(guò)程為:將圓環(huán)弧形管坯料放置在真空爐中進(jìn)行固溶處理，其加熱溫度為980?1020°C、保溫時(shí)間為30?50min，冷卻到300°C以下后出真空爐空冷至室溫。
[0022]進(jìn)一步地，所述步驟2)中，圓環(huán)弧形管上安裝孔的直徑D2= (0.6?0.8) Xd，且圓環(huán)弧形管兩端對(duì)接焊端面留有3?5mm的精加工余量，圓環(huán)弧形管的壁厚t誤差小于0.1mm、平面度誤差小于0.3mm。
[0023]進(jìn)一步地，所述步驟2)中，分流接頭上與圓環(huán)弧形管焊接部位為鞍形對(duì)接面，以增加焊接面積，提高焊接強(qiáng)度和焊接質(zhì)量，鞍行對(duì)接面直徑CU小于圓環(huán)弧形管安裝孔直徑D形成間隙配合，且配合間隙小于0.2mm。
[0024]進(jìn)一步地，所述步驟3)和所述步驟5)中，對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)的熱輸入量及焊后緩冷的措施。
[0025]進(jìn)一步地，所述焊前預(yù)熱的溫度為260?300°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流40?60A、焊接電壓10?12V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0026]進(jìn)一步地，所述步驟4)中，分流接頭與圓環(huán)弧形管焊接形成分流環(huán)單元后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;所述步驟6)中，N個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;所述步驟4)和所述步驟6)中，均采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為780?800°C、保溫時(shí)間為60?90min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0027]進(jìn)一步地，所述步驟5)中，N個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接之前對(duì)每個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接端面加工，保證垂直度誤差小于0.1mm、表面粗糙度Ra值不大于6.3μηι。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0029]1、采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法，成型外觀質(zhì)量良好，無(wú)開(kāi)裂、起皺、劃傷等問(wèn)題，圓環(huán)弧形管零件壁厚成型均勻，克服了鐵基高溫合金采用傳統(tǒng)半環(huán)對(duì)接焊抗疲勞性差、無(wú)法采用傳統(tǒng)穿管技術(shù)加工內(nèi)孔及傳統(tǒng)的直管彎形后外壁受拉減薄和內(nèi)壁受壓增厚造成壁厚不均勻的缺點(diǎn)；
[0030]2、由N個(gè)圓環(huán)弧形管焊接形成的分流環(huán)承壓能力強(qiáng)，按照工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，無(wú)泄漏、無(wú)異常變形；
[0031]3、由N個(gè)圓環(huán)弧形管焊接形成的分流環(huán)抗疲勞性能好成型外觀質(zhì)量良好，按照工作壓力進(jìn)行了 5000次疲勞試驗(yàn)無(wú)異常變形和破壞；
[0032]4、本發(fā)明成型方法不僅適用于固體姿控動(dòng)力系統(tǒng)分流環(huán)空心圓環(huán)零件的加工，也適用于其他類(lèi)似產(chǎn)品的加工。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中圓環(huán)弧形管示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中分流接頭示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中直管坯料示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中芯模結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中圓環(huán)弧形管成型過(guò)程示意圖；
[0038]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中分流環(huán)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中分流環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]其中:圓環(huán)弧形管1、直管坯料2、芯模3(其中:芯模圓柱段3.1、芯模過(guò)渡段3.2、芯模校正圓弧段3.3)、鎖緊銷(xiāo)4、推板5、基座6、液壓缸7、安裝孔8、分流接頭9、分流環(huán)單元10、鞍形對(duì)接面11。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，便于更清楚地了解本發(fā)明，但它們不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0042]實(shí)施例1
[0043]針對(duì)某型號(hào)固體發(fā)動(dòng)機(jī)姿控系統(tǒng)鐵基高溫合金分流環(huán)，分流環(huán)中心半徑R為205mm、內(nèi)徑D = 40mm、壁厚t = 1.5mm、外徑d = 43mm ；其鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法包括如下步驟:
[0044]I)將鐵基高溫合金分流環(huán)等分成四份形成四個(gè)分流環(huán)單元10，每個(gè)分流環(huán)單元包括圓環(huán)弧形管I及分流接頭9，即圓環(huán)弧形管中心半徑R為2O5mm、內(nèi)徑D = 40mm、壁厚t =1.5mm、外徑d = 43mm，如圖1所示。
[0045]2)加工圓環(huán)弧形管I及分流接頭9，圓環(huán)弧形管I上開(kāi)有與分流接頭9對(duì)焊接的安裝孔8，該安裝孔8的直徑D2 = 0.6Xd;且圓環(huán)弧形管兩端對(duì)接焊端面留有3mm的精加工余量，圓環(huán)弧形管的壁厚t誤差小于0.1mm、平面度誤差小于0.3mm。
[0046]圓環(huán)弧形管加工的具體過(guò)程如下:
[0047]21)加工直管坯料2，直管坯料2采用圓棒加工，如圖3所示，長(zhǎng)度L = 2RV4+20mm =342mm、內(nèi)孔直徑Di = D/1.25 = 32mm、壁厚ti={[(D+2t)2-D2+Di2]1/2-D}/2 = 1.83mm(根據(jù)長(zhǎng)度不變、體積不變和面積相等的數(shù)學(xué)模型，且按照簡(jiǎn)化的工程計(jì)算公式)，為了保證成型良好，控制直管還料壁厚ti偏差小于0.Imm0
[0048]22)脹形彎曲復(fù)合成型，采用室溫成型工藝將直管坯料放入成型模具中成型。其中:成型模具的芯模3包括芯模圓柱段3.1、芯模校正圓弧段3.3及連接芯模圓柱段3.1和芯模校正圓弧段3.3的芯模過(guò)渡段3.2，本實(shí)施例中芯模3采用超高強(qiáng)度鋼，其硬度為46?50HRC、表面粗糙度Ra值不大于1.6μπι。如圖4所示，芯模圓柱段3.1直徑cU比直管坯料內(nèi)孔直徑Di小0.1mm，以保證成型阻力較??；芯模校正圓弧段3.3直徑d2 = D+ Δ =0.02mm，芯模校正圓弧段3.3長(zhǎng)度Ll = 20mm，且芯模校正圓弧段3.3的中心半徑為R;芯模過(guò)渡段3.2直徑從CU連續(xù)遞增至d2，且芯模過(guò)渡段3.2圓心角β為35°。
[0049]為了保證脹形彎曲復(fù)合成型時(shí)芯模的剛性，縮短芯模圓柱段長(zhǎng)度，采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法，具體為當(dāng)前一個(gè)零件成型后，卸下芯模，在芯模的芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，再進(jìn)行下一個(gè)直管坯料的成型時(shí)并將前一個(gè)成型零件推出芯模。
[0050]同時(shí)，為了保證脹形彎曲復(fù)合成型順利，在套裝直管坯料之前，在芯模的表面涂常規(guī)的石墨鋰基脂潤(rùn)滑，以減少成型阻力；然后將步驟I)中的直管坯料套置在芯模的芯模圓柱段上，結(jié)合圖5所示，芯模圓柱段3.1的一端穿過(guò)成型模具推板5的前端通過(guò)鎖緊銷(xiāo)4固定在成型模具的基座6上，從而將芯模3固定在成型模具中，推板5后端連接液壓缸7，且推板5的行程L2大于直管坯料2長(zhǎng)度L。液壓缸7的活塞推動(dòng)推板5，推板5推動(dòng)直管坯料2使直管坯料2滑出芯模圓柱段3.1，松開(kāi)鎖緊銷(xiāo)4，卸下芯模3，在芯模圓柱段3.1套上下一個(gè)直管坯料2，安裝芯模3，擰緊鎖緊銷(xiāo)4，進(jìn)行下一個(gè)直管坯料2成型時(shí)將前一個(gè)成型零件依次沿芯模過(guò)渡段3.2和芯模校正圓弧段3.3滑出形成圓環(huán)弧形管坯料，且為了保證脹形彎曲復(fù)合成型良好，變形抗力較小，成型速度為30mm/min。
[0051]23)將圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，為了消除室溫脹形彎曲復(fù)合成型產(chǎn)生的變形應(yīng)力，將圓環(huán)弧形管坯料放置在真空爐中進(jìn)行固溶處理，其加熱溫度為980°C、保溫時(shí)間為30min，冷卻到300°C以下后出真空爐空冷至室溫；
[0052]24)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行直徑方向整形和厚度方向整形，具體過(guò)程如下:
[0053]將經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料放入直徑整形模具中進(jìn)行直徑方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，直徑整形溫度為780°C、保溫時(shí)間為40min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫;經(jīng)過(guò)直徑方向整形的圓環(huán)弧形管坯料放入厚度整形模具中進(jìn)行高度方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，厚度整形溫度為780°C、保溫時(shí)間為40min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫得到所需的圓環(huán)弧形管。
[0054]另外，分流接頭上與圓環(huán)弧形管焊接部位為鞍形對(duì)接面11，如圖2所示，以增加焊接面積，提高焊接強(qiáng)度和焊接質(zhì)量，鞍行對(duì)接面11直徑CU小于圓環(huán)弧形管安裝孔直徑D形成間隙配合，且配合間隙小于0.2mm。
[0055]3)將分流接頭9與圓環(huán)弧形管I焊接形成分流環(huán)單元10，如圖6所示，對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)小的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為260°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流40A、焊接電壓10V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0056]4)將焊接完成的分流環(huán)單元10在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為7800C、保溫時(shí)間為60min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0057]5)將經(jīng)過(guò)步驟4)退火處理的四個(gè)分流環(huán)單元分別進(jìn)行對(duì)焊接端面加工，保證垂直度誤差小于0.1mm、表面粗糙度Ra值不大于6.3μπι，然后對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件;對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為260°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流40Α、焊接電壓10V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0058]6)將分流環(huán)坯件在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理形成鐵基高溫合金分流環(huán)，如圖7所示；去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為780 0C、保溫時(shí)間為60min、冷卻到300 °C以下后出爐空冷至室溫。
[0059]7)將步驟6)中得到的鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏、無(wú)異常變形;若合格則將鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力放入水中進(jìn)行氣密試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏氣泡。
[0060]實(shí)施例2
[0061]針對(duì)某型號(hào)固體發(fā)動(dòng)機(jī)姿控系統(tǒng)鐵基高溫合金分流環(huán)，分流環(huán)中心半徑R為205mm、內(nèi)徑D = 40mm、壁厚t = 1.5mm、外徑d = 43mm ；其鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法包括如下步驟:
[0062]I)將鐵基高溫合金分流環(huán)等分成三份形成三個(gè)分流環(huán)單元，每個(gè)分流環(huán)單元包括圓環(huán)弧形管及分流接頭，即圓環(huán)弧形管中心半徑R為205mm、內(nèi)徑D = 40mm、壁厚t = 1.5mm、夕卜徑d = 43mm。
[0063]2)加工圓環(huán)弧形管及分流接頭，圓環(huán)弧形管上開(kāi)有與分流接頭對(duì)焊接的安裝孔，該安裝孔的直徑D2 = 0.8Xd;且圓環(huán)弧形管兩端對(duì)接焊端面留有5mm的精加工余量，圓環(huán)弧形管的壁厚t誤差小于0.1mm、平面度誤差小于0.3mm。
[0064]圓環(huán)弧形管加工的具體過(guò)程如下:
[0065]21)加工直管坯料，直管坯料采用圓棒加工，長(zhǎng)度L= 2RV4+20mm = 449mm、內(nèi)孔直SD1 = DzUS = SSmnK壁厚 ^=11(0+202-02+030-01/2=1.83111111(根據(jù)長(zhǎng)度不變、體積不變和面積相等的數(shù)學(xué)模型，且按照簡(jiǎn)化的工程計(jì)算公式)，為了保證成型良好，控制直管坯料壁厚^偏差小于0.1_。
[0066]22)脹形彎曲復(fù)合成型，采用室溫成型工藝將直管坯料放入成型模具中成型。其中:成型模具的芯模包括芯模圓柱段、芯模校正圓弧段及連接芯模圓柱段和芯模校正圓弧段的芯模過(guò)渡段，本實(shí)施例中芯模采用超高強(qiáng)度鋼，其硬度為46?50HRC、表面粗糙度Ra值不大于I.6μπι。芯模圓柱段直徑CU比直管坯料內(nèi)孔直徑Dd、0.1mm，以保證成型阻力較小;芯模校正圓弧段直徑d2 = D+ Δ =0.02mm，芯模校正圓弧段長(zhǎng)度LI = 20mm，且芯模校正圓弧段的中心半徑為R;芯模過(guò)渡段直徑從CU連續(xù)遞增至d2，且芯模過(guò)渡段圓心角β為35°。
[0067]為了保證脹形彎曲復(fù)合成型時(shí)芯模的剛性，縮短芯模圓柱段長(zhǎng)度，采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法，具體為當(dāng)前一個(gè)零件成型后，卸下芯模，在芯模的芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，再進(jìn)行下一個(gè)直管坯料的成型時(shí)并將前一個(gè)成型零件推出芯模。
[0068]同時(shí)，為了保證脹形彎曲復(fù)合成型順利，在套裝直管坯料之前，在芯模的表面涂常規(guī)的石墨鋰基脂潤(rùn)滑，以減少成型阻力；然后將步驟I)中的直管坯料套置在芯模的芯模圓柱段上，芯模圓柱段的一端穿過(guò)成型模具推板的前端通過(guò)鎖緊銷(xiāo)固定在成型模具的基座上，從而將芯模固定在成型模具中，推板后端連接液壓缸，且推板的行程L2大于直管坯料長(zhǎng)度L。液壓缸的活塞推動(dòng)推板，推板推動(dòng)直管坯料使直管坯料滑出芯模圓柱段，松開(kāi)鎖緊銷(xiāo)，卸下芯模，在芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，擰緊鎖緊銷(xiāo)，進(jìn)行下一個(gè)直管坯料成型時(shí)將前一個(gè)成型零件依次沿芯模過(guò)渡段和芯模校正圓弧段滑出形成圓環(huán)弧形管坯料，且為了保證脹形彎曲復(fù)合成型良好，變形抗力較小，成型速度為60mm/min。
[0069]23)將圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，為了消除室溫脹形彎曲復(fù)合成型產(chǎn)生的變形應(yīng)力，將圓環(huán)弧形管坯料放置在真空爐中進(jìn)行固溶處理，其加熱溫度為1000°C、保溫時(shí)間為45min，冷卻到300°C以下后出真空爐空冷至室溫；
[0070]24)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行直徑方向整形和厚度方向整形，具體過(guò)程如下:
[0071 ]將經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料放入直徑整形模具中進(jìn)行直徑方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，直徑整形溫度為790°C、保溫時(shí)間為60min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫;經(jīng)過(guò)直徑方向整形的圓環(huán)弧形管坯料放入厚度整形模具中進(jìn)行高度方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，厚度整形溫度為790°C、保溫時(shí)間為60min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫得到所需的圓環(huán)弧形管。
[0072]另外，分流接頭上與圓環(huán)弧形管焊接部位為鞍形對(duì)接面，以增加焊接面積，提高焊接強(qiáng)度和焊接質(zhì)量，鞍行對(duì)接面直徑CU小于圓環(huán)弧形管安裝孔直徑D形成間隙配合，且配合間隙小于0.2mm。
[0073]3)將分流接頭與圓環(huán)弧形管焊接形成分流環(huán)單元:對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)小的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為300°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流60A、焊接電壓12V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0074]4)將焊接完成的分流環(huán)單元在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為8000C、保溫時(shí)間為90min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0075]5)將經(jīng)過(guò)步驟4)退火處理的四個(gè)分流環(huán)單元分別進(jìn)行對(duì)焊接端面加工，保證垂直度誤差小于0.1mm、表面粗糙度Ra值不大于6.3μπι，然后對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件;對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為300°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流60A、焊接電壓12V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0076]6)將分流環(huán)坯件在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理形成鐵基高溫合金分流環(huán);去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為8000C、保溫時(shí)間為90min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0077]7)將步驟6)中得到的鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏、無(wú)異常變形;若合格則將鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力放入水中進(jìn)行氣密試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏氣泡。
[0078]實(shí)施例3
[0079]針對(duì)某型號(hào)固體發(fā)動(dòng)機(jī)姿控系統(tǒng)鐵基高溫合金分流環(huán)，分流環(huán)中心半徑R為220mm、內(nèi)徑D = 54mm、壁厚t = 3mm、外徑d = 60mm;其鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法包括如下步驟:
[0080]I)將鐵基高溫合金分流環(huán)等分成四份形成四個(gè)分流環(huán)單元，每個(gè)分流環(huán)單元包括圓環(huán)弧形管及分流接頭，即圓環(huán)弧形管中心半徑R為220_、內(nèi)徑D = 54mm、壁厚t = 3mm、外徑d = 60mmo
[0081]2)加工圓環(huán)弧形管及分流接頭，圓環(huán)弧形管上開(kāi)有與分流接頭對(duì)焊接的安裝孔，該安裝孔的直徑D2 = 0.7Xd;且圓環(huán)弧形管兩端對(duì)接焊端面留有4mm的精加工余量，圓環(huán)弧形管的壁厚t誤差小于0.1mm、平面度誤差小于0.3mm。
[0082]圓環(huán)弧形管加工的具體過(guò)程如下:
[0083]21)加工直管坯料，直管坯料采用圓棒加工，長(zhǎng)度L= 2RV4+30mm = 376mm、內(nèi)孔直SD1 = DzUS = ASmnK壁厚= 74mm(根據(jù)長(zhǎng)度不變、體積不變和面積相等的數(shù)學(xué)模型，且按照簡(jiǎn)化的工程計(jì)算公式)，為了保證成型良好，控制直管坯料壁厚^偏差小于0.1_。
[0084]22)脹形彎曲復(fù)合成型，采用室溫成型工藝將直管坯料放入成型模具中成型。其中:成型模具的芯模包括芯模圓柱段、芯模校正圓弧段及連接芯模圓柱段和芯模校正圓弧段的芯模過(guò)渡段，本實(shí)施例中芯模采用超高強(qiáng)度鋼，其硬度為46?50HRC、表面粗糙度Ra值不大于I.6μπι。芯模圓柱段直徑cU比直管坯料內(nèi)孔直徑Dd、0.1mm，以保證成型阻力較小;芯模校正圓弧段直徑d2 = D+ Δ =0.03mm，芯模校正圓弧段長(zhǎng)度LI = 30mm，且芯模校正圓弧段的中心半徑為R;芯模過(guò)渡段直徑從CU連續(xù)遞增至d2，且芯模過(guò)渡段圓心角β為45°。
[0085]為了保證脹形彎曲復(fù)合成型時(shí)芯模的剛性，縮短芯模圓柱段長(zhǎng)度，采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法，具體為當(dāng)前一個(gè)零件成型后，卸下芯模，在芯模的芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，再進(jìn)行下一個(gè)直管坯料的成型時(shí)并將前一個(gè)成型零件推出芯模。
[0086]同時(shí)，為了保證脹形彎曲復(fù)合成型順利，在套裝直管坯料之前，在芯模的表面涂常規(guī)的石墨鋰基脂潤(rùn)滑，以減少成型阻力；然后將步驟I)中的直管坯料套置在芯模的芯模圓柱段上，芯模圓柱段的一端穿過(guò)成型模具推板的前端通過(guò)鎖緊銷(xiāo)固定在成型模具的基座上，從而將芯模固定在成型模具中，推板后端連接液壓缸，且推板的行程L2大于直管坯料長(zhǎng)度L。液壓缸的活塞推動(dòng)推板，推板推動(dòng)直管坯料使直管坯料滑出芯模圓柱段，松開(kāi)鎖緊銷(xiāo)，卸下芯模，在芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，擰緊鎖緊銷(xiāo)，進(jìn)行下一個(gè)直管坯料成型時(shí)將前一個(gè)成型零件依次沿芯模過(guò)渡段和芯模校正圓弧段滑出形成圓環(huán)弧形管坯料，且為了保證脹形彎曲復(fù)合成型良好，變形抗力較小，成型速度為30mm/min。
[0087]23)將圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，為了消除室溫脹形彎曲復(fù)合成型產(chǎn)生的變形應(yīng)力，將圓環(huán)弧形管坯料放置在真空爐中進(jìn)行固溶處理，其加熱溫度為1020°C、保溫時(shí)間為50min，冷卻到300°C以下后出真空爐空冷至室溫；
[0088]24)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行直徑方向整形和厚度方向整形，具體過(guò)程如下:
[0089]將經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料放入直徑整形模具中進(jìn)行直徑方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，直徑整形溫度為800°C、保溫時(shí)間為60min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫;經(jīng)過(guò)直徑方向整形的圓環(huán)弧形管坯料放入厚度整形模具中進(jìn)行高度方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，厚度整形溫度為800°C、保溫時(shí)間為60min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫得到所需的圓環(huán)弧形管。
[0090]另外，分流接頭上與圓環(huán)弧形管焊接部位為鞍形對(duì)接面，以增加焊接面積，提高焊接強(qiáng)度和焊接質(zhì)量，鞍行對(duì)接面直徑CU小于圓環(huán)弧形管安裝孔直徑D形成間隙配合，且配合間隙小于0.2mm。
[0091]3)將分流接頭與圓環(huán)弧形管焊接形成分流環(huán)單元:對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)小的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為260°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流40A、焊接電壓12V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0092]4)將焊接完成的分流環(huán)單元在2小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后2小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為7800C、保溫時(shí)間為80min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0093]5)將經(jīng)過(guò)步驟4)退火處理的四個(gè)分流環(huán)單元分別進(jìn)行對(duì)焊接端面加工，保證垂直度誤差小于0.1mm、表面粗糙度Ra值不大于6.3μπι，然后對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件;對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為260°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流40Α、焊接電壓12V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0094]6)將分流環(huán)坯件在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理形成鐵基高溫合金分流環(huán);去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為7800C、保溫時(shí)間為SOmin、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0095]7)將步驟6)中得到的鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏、無(wú)異常變形;若合格則將鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力放入水中進(jìn)行氣密試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏氣泡。
[0096]實(shí)施例4
[0097]針對(duì)某型號(hào)固體發(fā)動(dòng)機(jī)姿控系統(tǒng)鐵基高溫合金分流環(huán)，分流環(huán)中心半徑R為220mm、內(nèi)徑D = 54mm、壁厚t = 3mm、外徑d = 60mm;其鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法包括如下步驟:
[0098]I)將鐵基高溫合金分流環(huán)等分成六份形成六個(gè)分流環(huán)單元，每個(gè)分流環(huán)單元包括圓環(huán)弧形管及分流接頭，即圓環(huán)弧形管中心半徑R為220_、內(nèi)徑D = 54mm、壁厚t = 3mm、外徑d = 60mmo
[0099]2)加工圓環(huán)弧形管及分流接頭，圓環(huán)弧形管上開(kāi)有與分流接頭對(duì)焊接的安裝孔，該安裝孔的直徑D2 = 0.8Xd;且圓環(huán)弧形管兩端對(duì)接焊端面留有4mm的精加工余量，圓環(huán)弧形管的壁厚t誤差小于0.1mm、平面度誤差小于0.3mm。
[0100]圓環(huán)弧形管加工的具體過(guò)程如下:
[0101]21)加工直管坯料，直管坯料采用圓棒加工，長(zhǎng)度L= 2RV4+30mm= 260mm、內(nèi)孔直SD1 = DzUS = ASmnK壁厚= 74mm(根據(jù)長(zhǎng)度不變、體積不變和面積相等的數(shù)學(xué)模型，且按照簡(jiǎn)化的工程計(jì)算公式)，為了保證成型良好，控制直管坯料壁厚^偏差小于0.1_。
[0102]22)脹形彎曲復(fù)合成型，采用室溫成型工藝將直管坯料放入成型模具中成型。其中:成型模具的芯模包括芯模圓柱段、芯模校正圓弧段及連接芯模圓柱段和芯模校正圓弧段的芯模過(guò)渡段，本實(shí)施例中芯模采用超高強(qiáng)度鋼，其硬度為46?50HRC、表面粗糙度Ra值不大于1.6μπι。芯模圓柱段直徑cU比直管坯料內(nèi)孔直徑Dd、0.1mm，以保證成型阻力較小;芯模校正圓弧段直徑d2 = D+ Δ =0.03mm，芯模校正圓弧段長(zhǎng)度LI = 30mm，且芯模校正圓弧段的中心半徑為R;芯模過(guò)渡段直徑從CU連續(xù)遞增至d2，且芯模過(guò)渡段圓心角β為40°。
[0103]為了保證脹形彎曲復(fù)合成型時(shí)芯模的剛性，縮短芯模圓柱段長(zhǎng)度，采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法，具體為當(dāng)前一個(gè)零件成型后，卸下芯模，在芯模的芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，再進(jìn)行下一個(gè)直管坯料的成型時(shí)并將前一個(gè)成型零件推出芯模。
[0104]同時(shí)，為了保證脹形彎曲復(fù)合成型順利，在套裝直管坯料之前，在芯模的表面涂常規(guī)的石墨鋰基脂潤(rùn)滑，以減少成型阻力；然后將步驟I)中的直管坯料套置在芯模的芯模圓柱段上，芯模圓柱段的一端穿過(guò)成型模具推板的前端通過(guò)鎖緊銷(xiāo)固定在成型模具的基座上，從而將芯模固定在成型模具中，推板后端連接液壓缸，且推板的行程L2大于直管坯料長(zhǎng)度L。液壓缸的活塞推動(dòng)推板，推板推動(dòng)直管坯料使直管坯料滑出芯模圓柱段，松開(kāi)鎖緊銷(xiāo)，卸下芯模，在芯模圓柱段套上下一個(gè)直管坯料，安裝芯模，擰緊鎖緊銷(xiāo)，進(jìn)行下一個(gè)直管坯料成型時(shí)將前一個(gè)成型零件依次沿芯模過(guò)渡段和芯模校正圓弧段滑出形成圓環(huán)弧形管坯料，且為了保證脹形彎曲復(fù)合成型良好，變形抗力較小，成型速度為20mm/min。
[0105]23)將圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，為了消除室溫脹形彎曲復(fù)合成型產(chǎn)生的變形應(yīng)力，將圓環(huán)弧形管坯料放置在真空爐中進(jìn)行固溶處理，其加熱溫度為1020°C、保溫時(shí)間為40min，冷卻到300°C以下后出真空爐空冷至室溫；
[0106]24)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行直徑方向整形和厚度方向整形，具體過(guò)程如下:
[0107]將經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料放入直徑整形模具中進(jìn)行直徑方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，直徑整形溫度為800°C、保溫時(shí)間為50min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫；經(jīng)過(guò)直徑方向整形的圓環(huán)弧形管坯料放入厚度整形模具中進(jìn)行高度方向整形，采用真空熱壓機(jī)加熱和加壓，厚度整形溫度為800°C、保溫時(shí)間為50min，冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫得到所需的圓環(huán)弧形管。
[0108]另外，分流接頭上與圓環(huán)弧形管焊接部位為鞍形對(duì)接面，以增加焊接面積，提高焊接強(qiáng)度和焊接質(zhì)量，鞍行對(duì)接面直徑CU小于圓環(huán)弧形管安裝孔直徑D形成間隙配合，且配合間隙小于0.2mm。
[0109]3)將分流接頭與圓環(huán)弧形管焊接形成分流環(huán)單元:對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)小的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為280°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流60A、焊接電壓10V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0110]4)將焊接完成的分流環(huán)單元在3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后3小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為7900C、保溫時(shí)間為90min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0111]5)將經(jīng)過(guò)步驟4)退火處理的四個(gè)分流環(huán)單元分別進(jìn)行對(duì)焊接端面加工，保證垂直度誤差小于0.1mm、表面粗糙度Ra值不大于6.3μπι，然后對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件;對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，為了避免鐵基高溫合金焊接產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)的熱輸入量及焊后緩冷的措施;具體措施為:焊前預(yù)熱的溫度為280°C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流60Α、焊接電壓10V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。
[0112]6)將分流環(huán)坯件在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理形成鐵基高溫合金分流環(huán);去應(yīng)力退火處理的具體過(guò)程為:采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為7900C、保溫時(shí)間為90min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。
[0113]7)將步驟6)中得到的鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力的1.5倍壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏、無(wú)異常變形;若合格則將鐵基高溫合金分流環(huán)按照工作壓力放入水中進(jìn)行氣密試驗(yàn)，觀察外觀是否無(wú)泄漏氣泡。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將分流環(huán)等分成N份形成N個(gè)分流環(huán)單元(10)，每個(gè)分流環(huán)單元(10)包括圓環(huán)弧形管(I)及分流接頭(9)，2<N<6且N為自然數(shù);設(shè)定D為圓環(huán)弧形管(I)的內(nèi)徑、d為圓環(huán)弧形管(I)的外徑、t為圓環(huán)弧形管(I)的壁厚、R為圓環(huán)弧形管(I)的中心半徑； 2)加工圓環(huán)弧形管(I)及分流接頭(9)，且圓環(huán)弧形管(I)上開(kāi)有與分流接頭(9)對(duì)焊接的安裝孔(8); 3)將分流接頭(9)與圓環(huán)弧形管(I)焊接形成分流環(huán)單元(10); 4)將焊接完成的分流環(huán)單元(10)依次進(jìn)行X射線(xiàn)探傷和去應(yīng)力退火處理； 5)將經(jīng)過(guò)步驟4)退火處理的N個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件； 6)將分流環(huán)坯件依次進(jìn)行X射線(xiàn)探傷和去應(yīng)力退火后形成鐵基高溫合金分流環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟2)中，圓環(huán)弧形管加工的具體過(guò)程如下: 21)加工直管坯料，長(zhǎng)度1^= 2咖/^+厶、內(nèi)孔直徑01 = 0/8、壁厚乜={[(0+202-02+012]1/2-D}/2，其中:A取值20?30mm、B取值I.I?I.5; 22)脹形彎曲復(fù)合成型，采用室溫成型工藝將直管坯料放入成型模具中成型，其中:成型模具的芯模(3)包括芯模圓柱段(3.1)、芯模校正圓弧段(3.3)及連接芯模圓柱段(3.1)和芯模校正圓弧段(3.3)的芯模過(guò)渡段(3.2)，芯模圓柱段(3.1)直徑CU小于直管坯料(2)內(nèi)孔直徑D1，芯模校正圓弧段(3.3)直徑d2 = D+A，Δ為直管坯料(2)內(nèi)孔直徑的彈性伸長(zhǎng)量，芯模校正圓弧段(3.3)的中心半徑為R，芯模過(guò)渡段(3.2)直徑從CU連續(xù)遞增至d2; 直管坯料(2)套置在芯模(3)的芯模圓柱段(3.1)上，將芯模固定在成型模具中，推動(dòng)直管坯料使直管坯料滑出芯模圓柱段，且采用后一個(gè)直管坯料成型時(shí)推前一個(gè)成型零件直至前一個(gè)成型零件從芯模上滑出的方法形成圓環(huán)弧形管坯料； 23)將圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理； 24)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟23)處理的圓環(huán)弧形管坯料進(jìn)行直徑方向整形和厚度方向整形得到所需的圓環(huán)弧形管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟22)中，芯模圓柱段(3.1)直徑ch比直管坯料(2)內(nèi)孔直徑Dd、0.1?0.2mm;芯模校正圓弧段(3.3)長(zhǎng)度Ll = 20?30mm，芯模過(guò)渡段(3.2)圓心角β為35°?45° ;且直管坯料(2)形成圓環(huán)弧形管還料的形成速度為20?60mm/min。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟23)中，消除應(yīng)力熱處理的具體過(guò)程為:將圓環(huán)弧形管坯料放置在真空爐中進(jìn)行固溶處理，其加熱溫度為980?1020°C、保溫時(shí)間為30?50min，冷卻到300°C以下后出真空爐空冷至室溫。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟2)中，圓環(huán)弧形管(I)上安裝孔(8)的直徑D2 = (0.6?0.8) Xd，且圓環(huán)弧形管(I)兩端對(duì)接焊端面留有3?5mm的精加工余量，圓環(huán)弧形管(I)的壁厚t誤差小于0.1mm、平面度誤差小于0.3mm ο6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟2)中，分流接頭(9)上與圓環(huán)弧形管(I)焊接部位為鞍形對(duì)接面(11)，鞍行對(duì)接面(11)直徑CU小于圓環(huán)弧形管(I)安裝孔(8)直徑D形成間隙配合，且配合間隙小于0.2mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟3)和所述步驟5)中，對(duì)焊接時(shí)均采用手工氬氣保護(hù)焊接，且均采用焊前預(yù)熱、控制對(duì)焊接時(shí)的熱輸入量及焊后緩冷的措施。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述焊前預(yù)熱的溫度為260?300 °C，對(duì)焊接時(shí)焊接電流40?60A、焊接電壓10?12V，焊后采用石棉手套或石棉布帶包裹焊接部位緩冷。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟4)中，分流接頭(9)與圓環(huán)弧形管(I)焊接形成分流環(huán)單元(10)后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火處理;所述步驟6)中，N個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接形成分流環(huán)坯件后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行X射線(xiàn)探傷，X射線(xiàn)探傷合格后2?4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行去應(yīng)力退火;所述步驟4)和所述步驟6)中，均采用真空爐進(jìn)行去應(yīng)力退火，加熱溫度為780?8000C、保溫時(shí)間為60?90min、冷卻到300°C以下后出爐空冷至室溫。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵基高溫合金分流環(huán)的成型方法，其特征在于:所述步驟5)中，N個(gè)分流環(huán)單元(10)對(duì)焊接之前對(duì)每個(gè)分流環(huán)單元對(duì)焊接端面加工，保證垂直度誤差小于0.1mm、表面粗糙度Ra值不大于6.3μηι。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK106002103SQ201610458296
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】韓慶波, 吳欽, 徐明亮, 初敬生, 余天雄
【申請(qǐng)人】湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司