一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于鍛造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法，用于解決采用鋁基復(fù)合材料擠壓板坯生產(chǎn)風(fēng)扇葉片鍛造過程中制坯技術(shù)問題。技術(shù)方案通過針對鋁基復(fù)合材料擠壓板坯進行專用胎膜制坯，優(yōu)化鍛造參數(shù)。鍛造出外形完整、尺寸精度高、組織及性能良好的大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片鍛件。

Method for forging fine blade of large aluminium base composite fan blade for aviation

The invention belongs to the technical field of forging, involving forging method for aircraft large fan blade precision forging of aluminum matrix composites, used to solve using aluminum matrix composite extrusion slab production fan blade forging process of billet technical problems. The technological scheme aims at optimizing the forging parameters by extruding the slab with aluminum matrix for the purpose of making blank blanks. Forging a large aluminum matrix composite fan blade forging of complete shape, high dimensional accuracy, good organization and good performance.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法
本專利技術(shù)涉及一種大型航空發(fā)動機用鋁基符合材料風(fēng)扇葉片的模鍛

技術(shù)介紹
現(xiàn)代渦扇航空發(fā)動機正朝著大涵道比、大推力、低油耗等方向不斷發(fā)展。鋁基復(fù)合材料(AL-MMCs)是以高強鋁合金材料為基體、陶瓷顆粒為增強相的金屬基復(fù)合材料，相較鈦合金材料具有優(yōu)秀的比強度、比模量和疲勞性能，適用于傳統(tǒng)金屬加工工藝。采用鋁基復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鈦合金材料，是提高發(fā)動機推重比，減輕發(fā)動機重量的有效方法和手段。風(fēng)扇葉片的尺寸越來越大，發(fā)動機總重量不斷增加，傳統(tǒng)鈦合金風(fēng)扇葉片已經(jīng)逐漸地不能滿足現(xiàn)代高性能大涵道比渦扇發(fā)動機的性能需求，減重優(yōu)化已成為各大發(fā)動機生產(chǎn)商的主要挑戰(zhàn)之一。該風(fēng)扇葉片外形尺寸較大，總長度為925.4mm，葉身最大弦寬390mm，最大厚度66mm；榫頭與葉身型面之間扭角為57.5°；葉尖的定位凸臺支撐面高度75.4mm，相對鍛件葉尖高出45mm；葉片投影面積0.28m2。采用常規(guī)模鍛存在以下問題：首先：采用傳統(tǒng)的鑄造鋁基復(fù)合材料變形塑性較差，鍛件表面容易拉裂；其二：由于葉片體積較大，現(xiàn)有擠壓坯尺寸較小，直接采用板坯較難充填完整；其三：為確保最窄處充填完整，增加了模鍛火次，而后續(xù)火次鍛件幾乎沒有變形量，容易產(chǎn)生鍛件組織不均勻、性能不穩(wěn)定等問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是：為了克服采用小規(guī)格鋁基復(fù)合材料擠壓板材鍛造發(fā)動機風(fēng)扇葉片過程中制坯問題，本專利技術(shù)提供一種采用擠壓板坯的制坯的鍛造方法。采用該方法通過優(yōu)化荒坯、預(yù)鍛的設(shè)計，鍛造出外形完整、尺寸精度高、組織及性能良好的鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。技術(shù)方案為：提供一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法，包括如下步驟:步驟1、選取鋁基復(fù)合材料板坯，所述板坯的規(guī)格為200mm×90mm×840mm，對所述擠壓板坯探傷后進行倒角；步驟2、將板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，同時提前預(yù)熱5CrNiMo胎膜至200℃～400℃，保溫5～8小時，保證板坯和胎膜的加熱同時完成；所述胎膜為對稱結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)完全相同的胎膜左件和胎膜右件；在所述的胎膜左件和胎膜右件中開有T形長槽，將胎膜左件和胎膜右件合模后，胎膜左件和胎膜右件的T形長槽閉合成錘形空腔；且能夠?qū)⒃撎ツぐ惭b到快鍛機上，使得快鍛機的沖頭能夠壓到所述的錘形空腔的錘頭位置；步驟3、將加熱好的胎膜安裝到2500噸快鍛機平砧上，之后將加熱好的板坯沿縱向置于胎膜的錘形空腔內(nèi)，通過快鍛機將板坯一端鐓粗，快鍛機的下壓速度為10～15mm/s；步驟4、將鐓粗后的板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，在快鍛機上加持所述的鐓粗端，沿縱向反復(fù)90°鍛壓拔長板坯未鐓粗部分，使得未鐓粗部分拔長為規(guī)格200mm×80mm×705mm，得到荒坯；步驟5、將荒坯和葉片預(yù)鍛模分別加熱到380℃～420℃后，對荒坯和葉片預(yù)鍛模噴涂潤滑劑；之后將荒坯置于葉片預(yù)鍛模中，并鍛造成預(yù)鍛件；步驟6、將預(yù)鍛件加熱至380℃～420℃后，將預(yù)鍛件轉(zhuǎn)移放入葉片等溫終鍛模具內(nèi)，鍛造成終鍛鍛件，終鍛速度為0.05～0.5mm/s。本專利技術(shù)的有益效果是：由于風(fēng)扇葉片用鋁基復(fù)合材料擠壓板坯采用了專用的鍛造制坯方法，以及鍛造參數(shù)的優(yōu)化，鍛造出外形完整、尺寸精度高、組織及性能良好的鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。上述的鍛造方法為鋁基復(fù)合材料擠壓坯在航空領(lǐng)域的應(yīng)用提供一條途徑。鋁基復(fù)合材料可以提高發(fā)動機推重比，減輕發(fā)動機重量的有效方法和手段，對推動航空發(fā)動機發(fā)展的革新具有重要意義。附圖說明圖1為胎膜左件或右件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)的胎膜左右件組裝后的結(jié)構(gòu)俯視圖；其中：1-胎膜左件、2-胎膜右件、3-錘形空腔、4-緊固環(huán)、5-定位平鍵。具體實施方式以下結(jié)合實施例對具體實施方式進行說明。提供一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法，包括如下步驟:步驟1選取鋁基復(fù)合材料板坯，所述板坯的規(guī)格為200mm×90mm×840mm，對所述擠壓板坯探傷后進行倒角；步驟2將板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，同時提前預(yù)熱5CrNiMo胎膜至200℃～400℃，保溫5～8小時，保證板坯和胎膜的加熱同時完成；所述胎膜為對稱結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)完全相同的胎膜左件和胎膜右件；在所述的胎膜左件和胎膜右件中開有T形長槽，將胎膜左件和胎膜右件合模后，胎膜左件和胎膜右件的T形長槽閉合成錘形空腔；且能夠?qū)⒃撎ツぐ惭b到快鍛機上，使得快鍛機的沖頭能夠壓到所述的錘形空腔的錘頭位置；步驟3、將加熱好的胎膜安裝到2500噸快鍛機平砧上，之后將加熱好的板坯沿縱向置于胎膜的錘形空腔內(nèi)，通過快鍛機將板坯一端鐓粗，快鍛機的下壓速度為10～15mm/s；步驟4將鐓粗后的板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，在快鍛機上加持所述的鐓粗端，沿縱向反復(fù)90°鍛壓拔長板坯未鐓粗部分，使得未鐓粗部分拔長為規(guī)格200mm×80mm×705mm，得到荒坯；步驟5、將荒坯和葉片預(yù)鍛模分別加熱到380℃～420℃后，對荒坯和葉片預(yù)鍛模噴涂潤滑劑；之后將荒坯置于葉片預(yù)鍛模中，并鍛造成預(yù)鍛件；步驟6、將預(yù)鍛件加熱至380℃～420℃后，將預(yù)鍛件轉(zhuǎn)移放入葉片等溫終鍛模具內(nèi)，鍛造成終鍛鍛件，終鍛速度為0.05～0.5mm/s。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟1選取鋁基復(fù)合材料板坯，所述板坯的規(guī)格為200mm×90mm×840mm，對所述擠壓板坯探傷后進行倒角；步驟2將板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，同時提前預(yù)熱5CrNiMo胎膜至200℃～400℃，保溫5～8小時，保證板坯和胎膜的加熱同時完成；所述胎膜為對稱結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)完全相同的胎膜左件和胎膜右件；在所述的胎膜左件和胎膜右件中開有T形長槽，將胎膜左件和胎膜右件合模后，胎膜左件和胎膜右件的T形長槽閉合成錘形空腔；且合模后的胎膜能夠安裝到快鍛機上，使得快鍛機的沖頭能夠壓到所述的錘形空腔的錘頭位置；步驟3、將加熱好的胎膜安裝到2500噸快鍛機的平砧上，之后將加熱好的板坯沿縱向置于胎膜的錘形空腔內(nèi)，通過快鍛機將板坯一端鐓粗，快鍛機的下壓速度為10～15mm/s；步驟4將鐓粗后的板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，在快鍛機上加持所述的鐓粗端，沿縱向反復(fù)90°鍛壓拔長板坯未鐓粗部分，使得未鐓粗部分拔長為規(guī)格200mm×80mm×705mm，得到荒坯；步驟5、將荒坯和葉片預(yù)鍛模分別加熱到380℃～420℃后，對荒坯和葉片預(yù)鍛模噴涂潤滑劑；之后將荒坯置于葉片預(yù)鍛模中，并鍛造成預(yù)鍛件；步驟6、將預(yù)鍛件加熱至380℃～420℃后，將預(yù)鍛件轉(zhuǎn)移放入葉片等溫終鍛模具內(nèi)，鍛造成終鍛鍛件，終鍛速度為0.05～0.5mm/s。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種航空用大型鋁基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片精鍛件的鍛造方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟1選取鋁基復(fù)合材料板坯，所述板坯的規(guī)格為200mm×90mm×840mm，對所述擠壓板坯探傷后進行倒角；步驟2將板坯加熱到380℃～400℃，保溫150～200分鐘，同時提前預(yù)熱5CrNiMo胎膜至200℃～400℃，保溫5～8小時，保證板坯和胎膜的加熱同時完成；所述胎膜為對稱結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)完全相同的胎膜左件和胎膜右件；在所述的胎膜左件和胎膜右件中開有T形長槽，將胎膜左件和胎膜右件合模后，胎膜左件和胎膜右件的T形長槽閉合成錘形空腔；且合模后的胎膜能夠安裝到快鍛機上，使得快鍛機的沖頭能夠壓到所述的錘形空腔的錘頭位置；步驟3、將加熱...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王波偉，林波，冀勝利，李增樂，秦衛(wèi)東，
申請(專利權(quán))人：陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西,61