【技術實現步驟摘要】
本申請涉及航空難變形金屬高端設備制造，具體涉及一種高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法及盤件。
技術介紹
1、航空工業的迅速發展促使航空發動機的推重比不斷提高，大推重比航空發動機內部的關鍵構件渦輪盤需在更高溫度下服役，發動機的熱端部件工作服役條件越來越苛刻，對滿足高溫服役性能的材料及結構提出了新的要求。鎳基高溫合金具有耐高溫、穩定性高、抗熱腐蝕性好的優勢，已成為現役航空發動機渦輪盤的首選材料之一。渦輪盤實際服役的環境復雜，具體表現為渦輪盤盤心位置工作溫度較低，需要承受高速旋轉帶來的巨大扭轉作用，要求該部位具有細晶組織保障良好的拉伸強度和抗疲勞能力；而盤緣部位的工作溫度較盤心高，需要該部位為粗晶組織保障具有高溫持久性、蠕變和抗疲勞裂紋擴展性能。鎳基高溫合金屬于難變形金屬材料，對成形工藝、技術及裝備的要求很高，同時渦輪盤件又需具備雙組織性能結構，使得變形溫度區間的控制、成形模具的要求、大噸位裝備的限制都成為其成形制造的難點所在。
2、對于高溫合金雙性能盤形件來說，目前多數采用整體模鍛+雙重熱處理的成形工藝和方法，所需成形載荷大、模具要求高、過度組織區間大且組織均勻性不好。例如在公開號為cn116251924a的專利技術創造中提供了對鎳基高溫合金的等溫鍛造方法，其中3d打印制坯結合第一次預鍛可能會出現組織不均勻的情況，一鍛和二鍛之間需要更換鍛件模具，并且在鍛件鍛后需要進行固溶+時效熱處理，工藝復雜周期長并且模具成本及要求較高；在公開號為cn108515132a的專利技術創造中提出了一種對鎳基高溫合金進行熱模鍛+熱處理
3、因此，如何在高溫合金盤形件中的一體成形中精確控制雙組織，并且盡可能的降低生產成本和制造周期是當前亟需解決的關鍵所在。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請的主要目的是提供一種高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法及盤件，有利于實現以較低的生產成本和制造周期在高溫合金的一體成形中精確控制晶體雙組織結構的目的。
2、第一方面，本申請提供一種高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其中高溫合金梯度組織雙性能盤件兩側具有橫跨盤心至盤緣部分區域的環槽結構，成形方法包括：
3、安裝高溫合金盤坯到夾持部的芯軸，通過芯軸使高溫合金盤坯勻速旋轉；
4、加熱高溫合金盤坯，同時冷卻高溫合金盤坯的盤心區，等待高溫合金盤坯從其盤心區至盤緣區的溫度形成并保持高溫合金輾壓成形溫度梯度區間，其中高溫合金輾壓成形溫度梯度區間為935℃±10℃～1080℃±10℃；
5、根據高溫合金盤坯厚度、第一變形比和第二變形比，設置每道次輾壓在盤心區的第一軸向下壓量和盤緣區的第二軸向下壓量，其中第一變形比的取值范圍為16％～23.5％，第二變形比的取值范圍為8％～13.3％；
6、根據第一軸向下壓量及其對應的第一輾頭轉速、第二軸向下壓量及其對應的第二輾頭轉速，對高溫合金盤坯兩側自盤心區特定位置沿其徑向外移依次進行輾壓，形成帶有環槽結構的高溫合金梯度組織雙性能盤件，其中第一輾頭轉速為4r/min，第二輾頭轉速為3r/min；
7、根據預設熱處理溫度和保溫時間，對高溫合金梯度組織雙性能盤件進行熱處理，對經過熱處理的高溫合金梯度組織雙性能盤件進行水冷處理至室溫，其中預設熱處理溫度為975℃，保溫時間為50分鐘。
8、由上，高溫合金盤坯勻速旋轉可使得高溫合金盤坯加熱均勻，在對高溫合金盤坯加熱的同時強制水冷高溫合金盤坯盤心區，確保加熱和冷卻過程中的溫度分布更加均勻，在一段時間后獲得高溫合金輾壓成形溫度梯度區間，能夠精確控制高溫合金的微觀結構演變，保持產品性能；在此溫度梯度區間內，針對高溫合金盤坯盤心區至過渡區至盤緣區分別設置對應的軸向下壓量和輾頭轉速，對高溫合金盤坯自盤心區沿其徑向逐步外移，分別對三個區域間的形狀進行輾壓，獲得具有環槽結構的高溫合金梯度組織雙性能盤件，確保了變形過程的精確控制；高溫合金梯度組織雙性能盤件在975℃下進行熱處理可以使得高溫合金中的析出相回溶到基體中，消除晶格畸變和應力集中，改善高溫合金的組織結構，保證其各區域晶粒尺寸的均質性；保溫時間50min有助于控制高溫合金梯度組織雙性能盤件穩定的微觀結構和機械性能，且通過精確控制時間提高了生產效率。
9、可選地，根據第一軸向下壓量及其對應的第一輾頭轉速、第二軸向下壓量及其對應的第二輾頭轉速，對高溫合金盤坯兩側自盤心區特定位置沿其徑向外移依次進行輾壓，還包括：
10、根據第一軸向下壓量和第一輾頭轉速，對高溫合金盤坯兩側盤心區至過渡區進行輾壓；
11、根據第二軸向下壓量和第二輾頭轉速，對高溫合金盤坯兩側盤緣區進行輾壓。
12、由上，通過在高溫合金盤坯不同區域設置精確的軸向下壓量和輾頭轉速，不僅能夠分區域優化機械性能，還能夠確保高溫合金盤坯自盤心區至盤緣區各部分的塑性變形更加均勻，減少了廢料的產生，降低了制造成本。
13、可選地，第一軸向下壓量等于高溫合金盤坯厚度和第一變形比的乘積的一半，其中高溫合金盤坯厚度越薄，第一變形比的取值越大。
14、由上，根據高溫合金盤坯的初始厚度，確定高溫合金盤坯盤心區的第一變形比；如果采用的高溫合金盤坯的初始厚度越厚，則第一變形比越大，以確保不同規格的高溫合金盤坯的最優成形效果。
15、可選地，第二軸向下壓量等于高溫合金盤坯厚度和第二變形比的乘積的一半，其中高溫合金盤坯的厚度越薄，第二變形比的取值越大。
16、由上，根據高溫合金盤坯的初始厚度，確定高溫合金盤坯盤緣區的第二變形比；如果采用的高溫合金盤坯的初始厚度越厚，則第二變形比越大，以確保不同規格的高溫合金盤坯的最優成形效果。
17、可選地，安裝高溫合金盤坯到夾持部的芯軸，通過芯軸使高溫合金盤坯勻速旋轉，還包括：
18、兩芯軸夾持高溫合金盤坯的盤心內孔，并于高溫合金盤坯的直徑兩端，自盤緣至盤心各設置一個感應加熱線圈，且兩感應加熱線圈之間預留與輾頭寬度相匹配的空間；
19、根據預設下壓量和預設輾頭轉速，啟動貼合在高溫合金盤坯兩側的多個輾頭旋轉，帶動高溫合金盤坯在感應加熱線圈內部勻速旋轉，其中預設下壓量為1mm，預設輾頭轉速為2r/min。
20、由上，兩芯軸本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述高溫合金梯度組織雙性能盤件兩側具有橫跨盤心至盤緣部分區域的環槽結構，所述成形方法包括：
2.根據權利要求1所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述根據所述第一軸向下壓量及其對應的第一輾頭轉速、所述第二軸向下壓量及其對應的第二輾頭轉速，對所述高溫合金盤坯兩側自盤心區特定位置沿其徑向外移依次進行輾壓，還包括：
3.根據權利要求1所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述第一軸向下壓量等于所述高溫合金盤坯厚度和第一變形比的乘積的一半，其中所述高溫合金盤坯厚度越薄，所述第一變形比的取值越大。
4.根據權利要求2所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述第二軸向下壓量等于所述高溫合金盤坯厚度和第二變形比的乘積的一半，其中所述高溫合金盤坯的厚度越薄，所述第二變形比的取值越大。
5.根據權利要求1所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述安裝高溫合金盤坯到夾持部的芯軸，通過芯軸使高溫
6.根據權利要求5所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述兩芯軸夾持所述高溫合金盤坯的盤心內孔，還包括：
7.根據權利要求6所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述加熱所述高溫合金盤坯，同時冷卻所述高溫合金盤坯的盤心區，等待所述高溫合金盤坯從其盤心區至盤緣區的溫度形成并保持高溫合金輾壓成形溫度梯度區間，還包括：
8.一種用于高溫合金梯度組織雙性能盤件的輾壓成形設備，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的用于高溫合金梯度組織雙性能盤件的輾壓成形設備，其特征在于，還包括芯軸進給部，其包括夾爪和電機，以用于控制所述芯軸進給和退出。
10.一種用于航空的高溫合金梯度組織雙性能盤件，其特征在于，其使用權利要求1-7中任一所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法和權利要求8-9中所述的設備進行輾壓而成，形成具有橫跨盤心至盤緣部分區域的環槽結構的高溫合金梯度組織雙性能盤件。
...【技術特征摘要】
1.一種高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述高溫合金梯度組織雙性能盤件兩側具有橫跨盤心至盤緣部分區域的環槽結構，所述成形方法包括：
2.根據權利要求1所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述根據所述第一軸向下壓量及其對應的第一輾頭轉速、所述第二軸向下壓量及其對應的第二輾頭轉速，對所述高溫合金盤坯兩側自盤心區特定位置沿其徑向外移依次進行輾壓，還包括：
3.根據權利要求1所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述第一軸向下壓量等于所述高溫合金盤坯厚度和第一變形比的乘積的一半，其中所述高溫合金盤坯厚度越薄，所述第一變形比的取值越大。
4.根據權利要求2所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述第二軸向下壓量等于所述高溫合金盤坯厚度和第二變形比的乘積的一半，其中所述高溫合金盤坯的厚度越薄，所述第二變形比的取值越大。
5.根據權利要求1所述的高溫合金梯度組織雙性能盤件局部輾壓成形方法，其特征在于，所述安裝高溫合金...
【專利技術屬性】
技術研發人員：翟月雯，閆林，姜超，張子博，周樂育，朱衛東，劉劍簫，
申請(專利權)人：中國機械總院集團北京機電研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：
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