專利名稱：一種制備航空發(fā)動機機匣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，涉及一種采用近尺寸熱成型方法制備航空發(fā)動機機匣的工藝過程。

背景技術(shù)：
航空發(fā)動機機匣形狀為環(huán)形，環(huán)件軸向剖面外壁形狀通常為“凹”字型。大量該類環(huán)件是采用TA7鈦合金(名義成分Ti-5Al-2.5Sn)制造的，該合金具有較高的熱強性，中等的室溫強度，可焊性和耐腐蝕性良好，大量應(yīng)用制造航空發(fā)動機機匣等非轉(zhuǎn)動部件。但合金仍存在熱加工及冷加工工藝塑性差，加工過程表面易開裂，加工窗口狹窄等問題，成形困難較大。目前現(xiàn)有生產(chǎn)航空發(fā)動機機匣工藝中，絕大多數(shù)采用鍛造法制備環(huán)坯，而后采用鍛造法或軋制法將環(huán)坯制備為留有一定加工余量的直環(huán)坯，退火后，異型環(huán)件的內(nèi)圓、兩端面、尤其是“凹”字型外圓均需采用機加工方法成型，即加工工藝流程如下
該類加工方法存在工序復雜、金屬車削損失量大、材料利用率低及生產(chǎn)效率低和生產(chǎn)成本高以及凹槽部位加工流線被切斷，使加工件性能受影響等問題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效避免加工過程表面易開裂，加工窗口狹窄問題，有效提高加工效率和成材率、降低加工成本、有效提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的制備航空發(fā)動機機匣的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于其制備過程采用重量百分比組成為Al4.3％-6.0％，Sn2.0％-3.0％，F(xiàn)e0.2％-0.8％，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)的環(huán)型合金坯進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制的。
本發(fā)明的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于其周向旋轉(zhuǎn)變形軋制過程的工模具的型輥為外柱面帶有與航空發(fā)動機機匣外壁凹型結(jié)構(gòu)相配合的“凸”型結(jié)構(gòu)、芯輥為直輥。
本發(fā)明的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于其周向旋轉(zhuǎn)變形軋制過程先將環(huán)型合金坯加熱至相變點以下30～80℃，再進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制。
本發(fā)明的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于一火次將直環(huán)坯軋制為異型環(huán)，軋制變形率為20％～40％。
由于航空發(fā)動機機匣通常采用的TA7合金制備。由于TA7合金為d型鈦合金，晶體結(jié)構(gòu)為密排六方，僅有3個滑移系，因此存在變形抗力大，塑性差的不足。本發(fā)明的方法，采用的合金，增加了合金元素Fe，使合金具有近d型鈦合金的一些特性，即使合金產(chǎn)生一定數(shù)量的β相，而β相為體心立方結(jié)構(gòu)，有12個滑移系，利于金屬變形，合金的熱加工及冷加工工藝塑性均優(yōu)于TA7，有效地避免了熱加工及冷加工過程開裂，且加工窗口較寬，同時成品加工材的塑性優(yōu)于TA7合金。
本發(fā)明的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，采用外柱面帶有與航空發(fā)動機機匣外壁凹型結(jié)構(gòu)相配合的“凸”型結(jié)構(gòu)的型輥和為芯輥進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制，成形的異型環(huán)材與成品尺寸相近，外表面只需噴砂即可成為成品表面，避免了加工流線被切斷，同時減少了機械加工量，節(jié)約了昂貴的原材料；成形后的環(huán)材表面質(zhì)量良好，加工高效率、高成材率、低成本、高質(zhì)量、性能良好的直接熱軋加工Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe鈦合金異型環(huán)件的近尺寸成型方法，滿足航空前機匣用件技術(shù)要求。



圖1為本發(fā)明的方法采用的型輥、芯輥和環(huán)型合金坯的結(jié)構(gòu)和位置示意圖。

具體實施例方式 一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其制備過程采用重量百分比組成為Al4.3％-6.0％，Sn2.0％-3.0％，F(xiàn)e0.2％-0.8％，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)的(名義成分為Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe)環(huán)型合金坯進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制的。
軋制過程將環(huán)坯在電爐中加熱至相變點以下30～80℃，而后在環(huán)材軋機上采用一套設(shè)計的專用工模具，即一個“凸”字型型輥1、一個芯輥2(直輥)，一對端面錐輥對環(huán)坯3實施周向旋轉(zhuǎn)軋制變形，變形率為20～40％。軋制成型的環(huán)坯退火后，經(jīng)內(nèi)圓及兩端面機加、異型外圓噴砂的方法加工為成品環(huán)件。
實施例1 將主元素含量為Al 4.6％、Sn 2.9％、Fe 0.62％的Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe合金環(huán)坯在電爐中加熱至相變點以下30℃，而后在環(huán)材軋機上采用圖1所示專用工模具系統(tǒng)進行軋制變形，變形率為40％。加工過程顯示材料塑性較好，未產(chǎn)生軋制開裂。異型環(huán)坯退火后，經(jīng)內(nèi)圓及兩端面機加、異型外圓噴砂的方法加工為成品環(huán)件。成品環(huán)件力學性能測試結(jié)果見表1。
表1
實施例2 將主元素含量為Al 5.0％、Sn 2.4％、Fe 0.51％的Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe合金環(huán)坯在電爐中加熱至相變點以下60℃，而后在環(huán)材軋機上采用圖1所示專用工模具系統(tǒng)進行軋制變形，變形率為30％。加工過程顯示材料塑性較好，未產(chǎn)生軋制開裂。異型環(huán)坯退火后，經(jīng)內(nèi)圓及兩端面機加、異型外圓噴砂的方法加工為成品環(huán)件。成品環(huán)件力學性能測試結(jié)果見表2。

實施例3 將主元素含量為Al 5.4％、Sn 2.3％、Fe 0.40％的Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe合金環(huán)坯在電爐中加熱至相變點以下80℃，而后在環(huán)材軋機上采用圖1所示專用工模具系統(tǒng)進行軋制變形，變形率為20％。加工過程顯示材料塑性較好，未產(chǎn)生軋制開裂。異型環(huán)坯退火后，經(jīng)內(nèi)圓及兩端面機加、異型外圓噴砂的方法加工為成品環(huán)件。測試結(jié)果見表3。

實施例4 將主元素含量為Al 5.8％、Sn 2.8％、Fe 0.75％的Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe合金環(huán)坯在電爐中加熱至相變點以下40℃，而后在環(huán)材軋機上采用圖1所示專用工模具系統(tǒng)進行軋制變形，變形率為30％。加工過程顯示材料塑性較好，未產(chǎn)生軋制開裂。異型環(huán)坯退火后，經(jīng)內(nèi)圓及兩端面機加、異型外圓噴砂的方法加工為成品環(huán)件。測試結(jié)果見表4。
表4
實施例5 將主元素含量為Al 4.5％、Sn 2.3％、Fe 0.24％的Ti-5Al-2.5Sn-0.5Fe合金環(huán)坯在電爐中加熱至相變點以下50℃，而后在環(huán)材軋機上采用圖1所示專用工模具系統(tǒng)進行軋制變形，變形率為40％。加工過程顯示材料塑性較好，未產(chǎn)生軋制開裂。異型環(huán)坯退火后，經(jīng)內(nèi)圓及兩端面機加、異型外圓噴砂的方法加工為成品環(huán)件。測試結(jié)果見表5。
表5各實施實例性能檢驗結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于其制備過程采用重量百分比組成為Al4.3％-6.0％，Sn2.0％-3.0％，F(xiàn)e0.2％-0.8％，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)的環(huán)型合金坯進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于其周向旋轉(zhuǎn)變形軋制過程的工模具的型輥為外柱面帶有與航空發(fā)動機機匣外壁凹型結(jié)構(gòu)相配合的“凸”型結(jié)構(gòu)、芯輥為直輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于其周向旋轉(zhuǎn)變形軋制過程先將環(huán)型合金坯加熱至相變點以下30～80℃，再進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，其特征在于一火次將直環(huán)坯軋制為異型環(huán)，軋制變形率為20％～40％。
全文摘要
一種制備航空發(fā)動機機匣的方法，涉及一種采用近尺寸熱成型方法制備航空發(fā)動機機匣的工藝過程。其特征在于其制備過程采用重量百分比組成為Al4.3％-6.0％，Sn2.0％-3.0％，F(xiàn)e0.2％-0.8％，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)的環(huán)型合金坯進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制的。本發(fā)明的方法，在合金中增加了合金元素Fe，有效地避免了熱加工及冷加工過程開裂，且加工窗口較寬；采用外柱面帶有與航空發(fā)動機機匣外壁凹型結(jié)構(gòu)相配合的“凸”型結(jié)構(gòu)的型輥和為芯輥進行周向旋轉(zhuǎn)變形軋制，成形的異型環(huán)材截面與成品尺寸相近，避免了加工流線被切斷，同時減少了機械加工量，節(jié)約了昂貴的原材料。
文檔編號C22C14/00GK101812614SQ20101014731
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者王韋琪, 馬寶軍, 羊玉蘭, 楊慧麗, 何書林, 文志剛, 權(quán)亞平 申請人:寶鈦集團有限公司