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锻造与冲压:IN718 合金低压涡轮机匣整体精密成形研究

2023-12-20
摘要:低压涡轮机匣是航空发动机关键零件,该零件为碗状,属典型大锥形、大高度异形环件,大、小头截面面积差异大,零件壁厚薄,加工时易产生变形。

  【作 者】卢熠;罗鸿飞;吴永安;王华东

  【前 言】

  低压涡轮机匣 ( 图 1) 是航空发动机关键零件,该零件为碗状,属典型大锥形、大高度异形环件,大、小头截面面积差异大,零件壁厚薄,加工时易产生变形。零件材料为 IN718,该合金在锻造过程中,过程参数如加热温度、保温时间、转移时间、工模具预热温度、轧制曲线、终锻温度等控制对其性能及一致性影响极大。采用传统方式生产该类锻件是先将坯料制备成矩形,通过等截面转换的方式,利用掰形冲头将锻件制成异形中间坯后,再通过异形轧制的方式成形。采用该方式生产的锻件材料利用率低、制造成本高、加工后及使用过程中易变形。

  目前,用于国产商用航空发动机的低压涡轮机匣投料重量为 1327kg,锻件重量为 1122kg,交付重量为 577kg,锻件材料利用率仅为 51%,环轧件到零件的材料利用率低于 15%。此次试制的低压涡轮机匣锻件通过整体精密成形 ( 图 2),低压涡轮机匣锻件重量降低至 650kg,锻件材料利用率可提升至 80%,节约原材料约 580kg,仅原材料节约降低成本 20 多万元,大幅降低低压涡轮机匣制造成本。

  【结 论】

  经生产实践验证,异形坯料胀形制坯技术、大锥度环件精密轧制成形过程控制技术以及大锥度精密环件低应力制造技术生产的低压涡轮机匣锻件,成形效果良好,尺寸满足零件加工要求,锻件应力分布均匀,组织均匀良好。

  以下是正文:

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