GH4169机匣环锻件制坯工艺及强化机理研究
发布时间：2021-11-14 18:01
中国制造2025,航空发动机工程迫在眉睫,作为飞机心脏的重要承力零部件,机匣环锻件的性能要求自然也要顺应发展。而目前机匣环锻件的材料利用率不到5%,采用胎模锻进行制坯,能极大的提高成形精度,从而减小所需余量,提高材料利用率。但是胎模制坯过程对设备吨位的要求严重制约了机匣环锻件的生产。为了解决这一问题,对GH4169机匣环锻件的制坯过程进行了研究,对预制坯工艺进行了优化。同时,建立反映材料强化机理的本构模型试图对GH4169高温合金热变形过程中的强化机理进行探索,加深对热加工过程中变形特性的认识,更好的预测热加工过程中的宏观、微观变化。根据机匣预制坯设计了成形模具及相应的毛坯,用Deform软件分析了整个成形过程中金属流动、填充以及成形载荷变化规律。在此基础上提出了矩形截面环多道次制坯成形与变截面环单道次成形的优化方案。为了确定矩形截面环多道次制坯成形的工艺方案,提出了根据设备吨位预估成形次数的经验公式。基于Deform软件平台对矩形截面环多道次制坯成形的工艺方案进行了仿真模拟。针对变截面环单道次成形的方案,结合Deform进行了环坯优化,确定了最终的异形环坯尺寸,并实现了小吨位设备上机...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现有工艺流程
武汉理工大学硕士学位论文8第2章GH4169机匣矩形截面环制坯成形规律本课题研究的对象为图2-1所示的机匣预制坯：图2-1机匣预制坯初步观察该预制坯为碗形，采用自由锻工艺虽然比较灵活，但是尺寸精度差，需要留有较大余量，造成极大的材料浪费，同时较大的尺寸误差会影响后续精轧过程的稳定性，降低良品率。因此，取用胎模锻进行制坯成形，从而保证预制坯的尺寸精度，一方面可以减少加工余量，节约材料，另一方面还可以保证后续精轧的稳定性。由于后续进行的工艺优化都是针对矩形截面环制坯成形工艺存在的问题进行的，因此有必要对矩形截面环制坯成形的整个过程有一个清晰的认识，对矩形截面环制坯成形工艺规律的深入了解有助于后期进行工艺优化，提供参考，因此先对矩形截面环制坯成形工艺进行了研究。2.1矩形截面环制坯成形工艺方案的制定2.1.1矩形截面环制坯成形工艺的模具设计为了制定出合理的矩形截面环制坯成形工艺方案，首先根据预制坯来设计相应的模具，为后续仿真模拟的实体建模提供依据。最终的模具型腔应该与预制坯尺寸相匹配，为了保证预制坯环锻件的外轮廓尺寸，凹模与锻件预制坯的外轮廓相匹配，初步设计得凹模如图2-2.
武汉理工大学硕士学位论文9图2-2初步设计凹模同样的冲头形状与预制坯的内轮廓一致，如图2-3。图2-3初步设计凸模初步设计完模具之后，结合实际生产过程与成形过程，对冲头与凹模进行优化。为了方便冲头的定位与对准，冲头下方加长。凹模则增加与冲头相应的通孔来进行配合，高度上则降低5mm以免后期金属在封闭型腔中进行成形，同时预制坯上端台阶采用环模套在冲头上进行下压成形，最终确定成形模具如图2-4。图2-4最终凸模与凹模成形模具设计完成后，还需要根据预制坯以及模具结构来设计环坯。这样
【参考文献】：
期刊论文
[1]DP工艺GH4169合金新型高温本构模型及组织定量研究[J]. 司家勇,陈龙,廖晓航,李志. 锻压技术. 2017(10)
[2]国内外智能制造的发展及对我国商用航空发动机发展的启示[J]. 苏巧灵. 航空制造技术. 2017(18)
[3]GH4169高温合金的静态再结晶动力学[J]. 赵立华,张艳姝,吴桂芳. 材料热处理学报. 2015(05)
[4]GH4169合金超大异形环件制造工艺研究[J]. 罗鸿飞,刘有云,宋捷,杨家典,孙传华,吴永安. 航空制造技术. 2014(07)
[5]GH4169合金加热过程中δ相形态和晶粒尺寸的演化规律[J]. 王建国,汪波,刘东,杨艳慧,任书旺. 热加工工艺. 2013(24)
[6]航空发动机机匣加工工艺探讨[J]. 于志涌. 科技创新与应用. 2013(17)
[7]δ相对GH4169合金高温拉伸变形行为的影响[J]. 张海燕,张士宏,程明. 金属学报. 2013(04)
[8]GH4169合金研制进展[J]. 杜金辉,吕旭东,邓群,庄景云. 中国材料进展. 2012(12)
[9]δ相对GH4169合金热变形行为的影响[J]. 韦家虎,董建新,喻健,姚志浩,付书红. 航空材料学报. 2012(06)
[10]航空发动机用关键钛合金部件先进设计及制造技术[J]. 吴欢,赵永庆,葛鹏. 材料导报. 2011(07)
博士论文
[1]IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究[D]. 缪竹骏.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]环形薄壁件加工变形分析及控制研究[D]. 周文超.南京航空航天大学 2015
[2]GH4169合金高温压缩变形行为研究[D]. 林琳.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3495097
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现有工艺流程
武汉理工大学硕士学位论文8第2章GH4169机匣矩形截面环制坯成形规律本课题研究的对象为图2-1所示的机匣预制坯：图2-1机匣预制坯初步观察该预制坯为碗形，采用自由锻工艺虽然比较灵活，但是尺寸精度差，需要留有较大余量，造成极大的材料浪费，同时较大的尺寸误差会影响后续精轧过程的稳定性，降低良品率。因此，取用胎模锻进行制坯成形，从而保证预制坯的尺寸精度，一方面可以减少加工余量，节约材料，另一方面还可以保证后续精轧的稳定性。由于后续进行的工艺优化都是针对矩形截面环制坯成形工艺存在的问题进行的，因此有必要对矩形截面环制坯成形的整个过程有一个清晰的认识，对矩形截面环制坯成形工艺规律的深入了解有助于后期进行工艺优化，提供参考，因此先对矩形截面环制坯成形工艺进行了研究。2.1矩形截面环制坯成形工艺方案的制定2.1.1矩形截面环制坯成形工艺的模具设计为了制定出合理的矩形截面环制坯成形工艺方案，首先根据预制坯来设计相应的模具，为后续仿真模拟的实体建模提供依据。最终的模具型腔应该与预制坯尺寸相匹配，为了保证预制坯环锻件的外轮廓尺寸，凹模与锻件预制坯的外轮廓相匹配，初步设计得凹模如图2-2.
武汉理工大学硕士学位论文9图2-2初步设计凹模同样的冲头形状与预制坯的内轮廓一致，如图2-3。图2-3初步设计凸模初步设计完模具之后，结合实际生产过程与成形过程，对冲头与凹模进行优化。为了方便冲头的定位与对准，冲头下方加长。凹模则增加与冲头相应的通孔来进行配合，高度上则降低5mm以免后期金属在封闭型腔中进行成形，同时预制坯上端台阶采用环模套在冲头上进行下压成形，最终确定成形模具如图2-4。图2-4最终凸模与凹模成形模具设计完成后，还需要根据预制坯以及模具结构来设计环坯。这样
【参考文献】：
期刊论文
[1]DP工艺GH4169合金新型高温本构模型及组织定量研究[J]. 司家勇,陈龙,廖晓航,李志. 锻压技术. 2017(10)
[2]国内外智能制造的发展及对我国商用航空发动机发展的启示[J]. 苏巧灵. 航空制造技术. 2017(18)
[3]GH4169高温合金的静态再结晶动力学[J]. 赵立华,张艳姝,吴桂芳. 材料热处理学报. 2015(05)
[4]GH4169合金超大异形环件制造工艺研究[J]. 罗鸿飞,刘有云,宋捷,杨家典,孙传华,吴永安. 航空制造技术. 2014(07)
[5]GH4169合金加热过程中δ相形态和晶粒尺寸的演化规律[J]. 王建国,汪波,刘东,杨艳慧,任书旺. 热加工工艺. 2013(24)
[6]航空发动机机匣加工工艺探讨[J]. 于志涌. 科技创新与应用. 2013(17)
[7]δ相对GH4169合金高温拉伸变形行为的影响[J]. 张海燕,张士宏,程明. 金属学报. 2013(04)
[8]GH4169合金研制进展[J]. 杜金辉,吕旭东,邓群,庄景云. 中国材料进展. 2012(12)
[9]δ相对GH4169合金热变形行为的影响[J]. 韦家虎,董建新,喻健,姚志浩,付书红. 航空材料学报. 2012(06)
[10]航空发动机用关键钛合金部件先进设计及制造技术[J]. 吴欢,赵永庆,葛鹏. 材料导报. 2011(07)
博士论文
[1]IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究[D]. 缪竹骏.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]环形薄壁件加工变形分析及控制研究[D]. 周文超.南京航空航天大学 2015
[2]GH4169合金高温压缩变形行为研究[D]. 林琳.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3495097
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