阅读说明：本技术 一种2a70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法 (Forging forming method of 2A70 aluminum alloy aircraft engine conical shell ) 是由 吕正风 宋韦韦 赵国群 韩兆玉 方清万 罗顺成 宋增金 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法,包括如下步骤：步骤一：铸锭检验；步骤二：铸锭加热和保温；步骤三：铸锭开坯；步骤四：旋转镦粗；步骤五：分布冲孔；步骤六：内孔加工；步骤七：马架扩孔。本发明的优点是：本发明的锻造成形工艺,可满足该产品的尺寸形状要求,锻件流线完整,变形更加充分,材料利用率明显提高,节约生产成本,且产品性能更优。(A forging forming method of a 2A70 aluminum alloy aircraft engine conical shell comprises the following steps: the method comprises the following steps: inspecting the cast ingot; step two: heating and insulating the cast ingot; step three: casting ingot cogging; step four: rotating and upsetting; step five: distributed punching; step six: processing an inner hole; step seven: and (5) reaming the trestle. The invention has the advantages that: the forging forming process can meet the size and shape requirements of the product, the forging piece is complete in streamline and more sufficient in deformation, the material utilization rate is obviously improved, the production cost is saved, and the product performance is better.)

一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法

技术领域

本发明属于航空发动机锥形壳体的领域，具体地说是一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法。

背景技术

2A70合金航空发动机壳体锻件是飞机的重要零部件，锻件为具有固定锥度的大型厚壁筒形锻件，由于锻件变形量大，形状特殊，对成形工艺要求较高。

现有技术中，对于大型锥形等壁厚发动机壳体件，内孔和外侧都有一定的锥度，一般先将铸锭锻打成锻坯，然后采用数控机床来加工锻件的锥度。这种采用切削方式加工锻件锥度的方法，不但加工周期长，费用较高，而且还会切断锻坯本身的金属流线，进而降低结构件的性能，特别是疲劳性能，不能满足锻件的性能要求。此外，采用车床加工具有较大锥度的锻坯时，也会导致材料实际利用率较低，增加材料成本。

因此，如何采用锻造成形方法直接获得具有连续金属流线的锻件目标锥度，避免采用机加工对金属流线的破坏程度，进而有效提高壳体锻件的力学性能和材料利用率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，包括如下步骤：

步骤一：铸锭检验：加热前检查铸锭的表面质量，检查铸锭表面是否有裂纹；

步骤二：铸锭加热和保温：将铸锭放置到铝合金加热炉内进行加热，加热至460-480℃，保温10-13h；以消除铸锭中的枝晶和成分偏析的缺陷；

步骤三：铸锭开坯：在自由锻液压机上对铸锭进行自由锻开坯，将铸锭镦粗至铸锭高度的73-78％，翻面继续镦粗至铸锭高度的48-53％，滚圆平整，继续进行第三次镦粗将高度镦粗至铸锭直径时，停止镦粗，然后进行打方、拔长、倒八方、滚圆，直至坯料直径达到铸锭直径，坯料再次镦粗至铸锭高度的60-64％，得锻坯；

步骤四：旋转镦粗：将锻坯放在上平砧和下平砧之间进行旋转镦粗，上平砧的下压速度10mm/s，当上平砧边缘偏离锻坯中心190-210mm开始旋转墩压，旋压过程中每砧的下压量是40mm，下平砧每次顺时针旋转45°，下平砧每完成顺时针旋转一周，上平砧共下压8次，上平砧移动到锻坯中心位置，以10mm/s的下压速度，对锻坯进行镦粗，下压量为80mm，依次对锻坯进行边缘的循环旋转镦粗和中心部位的镦粗变形，直至锻坯高度镦粗至步骤二中所得锻坯高度的45-50％，获得锥形锻坯；

步骤五：分布冲孔：锥形锻坯的大端面朝上，使用直径为310mm冲杆进行冲孔，冲杆的工作带尺寸为φ320mm，漏盘冲穿，芯料厚度小于80mm，然后使用锥形冲头进行胀孔，得到带有内孔的锥形锻坯；

步骤六：内孔加工：对锥形锻坯进行内孔表面机加工，将内孔表面的缺陷加工去除；

步骤七：马架扩孔：在自由锻液压机上，对锥形锻坯进行马架扩孔，在扩孔过程中，径向壁厚不断减小，内孔不断扩大，芯轴尺寸随内孔增大而更换为大直径芯轴，最后得到尺寸锥度符合要求的终锻件。

如上所述的一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，所述的步骤一中铸锭表面如有裂纹，需要清除干净，确保修整后的凹槽宽深比达到6:1以上。

如上所述的一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，所述步骤三铸锭开坯中，开锻温度为420℃-450℃，终锻温度为350-370℃。

如上所述的一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，所述的步骤四所得到的锥形锻坯的纵截面为等腰梯形，所述的步骤四所得到的锥形锻坯的两个底角角度为78°-80°。

如上所述的一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，所述的步骤五中使用的冲头大端直径为460mm，小端直径为320mm。

如上所述的一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，所述的步骤七中马架扩孔操作中，开锻温度为420℃，终锻温度为350℃。

如上所述的一种2A70铝合金航空发动机锥形壳体的锻造成形方法，所述的。

本发明的优点是：本发明的锻造成形工艺，无需使用费用昂贵的成型模具，也无需使用机加工的方法获得具备一定锥度的锻坯，使用自由锻方法即可生产出满足该产品的尺寸形状要求的锻件，而且锻件流线完整，变形更加充分，材料利用更高，不但减少了周转工序，节约了生产成本，且产品性能较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的工艺的流程图；

图2中左图为边缘旋转墩粗示意图，右图为1为中心墩粗示意图；

图3为本发明的多级冲孔过程示意图；

图4是本发明的成形锻件的结构示意图。

附图标记：1、上平砧；2、锻坯；3、下平砧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

步骤一：铸锭检验：锥形壳体锻件采用圆柱形铸锭作为坯料，铸锭直径为585mm，高度为2029mm；加热前，需要检查铸锭的表面质量，不允许铸锭表面出现裂纹；

步骤二：铸锭加热和保温：将铸锭放置到铝合金加热炉内进行加热，设定加热温度为470℃，当温度达到设定温度后，进行保温，保温时间12h。

步骤三：铸锭开坯：在60MN自由锻液压机上，对铸锭进行自由锻开坯，开锻温度为440℃，终锻温度为350℃，首先将铸锭从高度2029mm缓慢镦粗至1500mm，翻面继续镦粗至高度为1000mm，滚圆平整，继续镦粗至高度为585mm；然后打方、拔长、倒八方、滚圆，直至直径达到580mm；最后再镦粗至高度为1200mm，得锻坯1；

步骤四：旋转镦粗：对锻坯2进行多次循环旋转镦粗，获得目标锥形角度的锻坯2，在旋转镦粗过程中锻坯2放在下平砧3的中心部位，下平砧3可进行360°的旋转，上平砧1边缘偏离锻坯2中心200mm时开始旋转墩粗，上平砧1的下压速度为10mm/s，旋压过程中每砧的下压量是40mm，下平砧3每次顺时针旋转45°，下平砧3每完成顺时针旋转一周，上平砧1共下压8次，之后上平砧1移动到锻坯2中心位置，以10mm/s的下压速度，对锻坯2进行镦粗，下压量为80mm，依次对锻坯2进行边缘的循环旋转镦粗和中心部位的镦粗变形，直至锻坯1高度为500mm，此时锻坯1上端的直径大于下端的直径，得锥形锻坯，锥形锻坯的纵截面为等边梯形，两个底角角度范围为80°；

步骤五：分步冲孔：对锥形锻坯进行分步冲孔，冲孔过程中，锥形锻坯的大端面朝上，首先使用φ310mm冲杆进行冲孔，冲杆的工作带尺寸为φ320mm，漏盘冲穿，为了保证内孔质量，芯料厚度为80mm，然后使用锥形冲头(大端直径φ460mm，小端直径φ320mm)进行胀孔，增大内孔斜度；

步骤六：内孔加工：对锥形锻坯进行内孔表面机加工。如果内孔表面质量较差，需将内孔折叠、裂纹等缺陷加工去除；

步骤七：马架扩孔：在60MN自由锻液压机上，对锥形锻坯进行马架扩孔，开锻温度420℃，终锻温度为350℃，扩孔过程中，径向壁厚不断减小，内孔不断扩大，芯轴尺寸随内孔增大而更换为大直径芯轴；当小端内径大于620mm，使用φ600mm的芯轴继续扩孔，直至小端内孔直径为830mm，大端内孔直径为1158mm。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。