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难变形材料是如何进行强力旋压加工的?

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【摘要】:
在金属强力旋压加工中,常见的材料有不锈钢、铝合金、黄铜、镁合金等金属。这些金属的共同特点是低硬度、低变形力和高塑性。然而单靠这些材料不能满足所有的市场需求,例如:航空航天制造领域对钛合金、高温合金等材料的需求很大,这些材料因其高硬度和高回弹而被归类为难加工材料。

在金属强力旋压加工中,常见的材料有不锈钢、铝合金、黄铜、镁合金等金属。这些金属的共同特点是低硬度、低变形力和高塑性。然而单靠这些材料不能满足所有的市场需求,例如:航空航天制造领域对钛合金、高温合金等材料的需求很大,这些材料因其高硬度和高回弹而被归类为难加工材料。那么这些材料是怎么加工出来的?

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钛合金是一种轻质材料,但在室温下塑性差,抗变形能力高,因此在室温下进行强力旋压极其困难。经过多次技术试验和改进,技术人员发现热旋压可以克服钛合金常温抗变形能力大、零件变形严重、材料加工硬化严重等问题,实现中小批量钛合金薄壁回转体零件的稳定生产。典型的应用实例是钛合金气缸、锥体等飞机发动机中的异种零件。以前这些零件都是卷筒焊接成型,成品都是壁厚比较大的。采用热旋压,不仅可以使用强度和耐热性更好的钛合金,而且旋压产品壁厚更小,重量更轻,可以避免母线焊接带来的其他问题,提高产品的耐久性和安全性。

高温合金多为固溶强化镍基抗氧化合金,在900°以下具有良好的塑性和适中的热强度,适用于制造在900°以下长期工作的发动机主燃烧室、加力燃烧室部件和导向叶片。同样,这种材料也存在抗变形能力大、零件回弹严重的缺陷。传统方法加工的产品强度低、可靠性差、材料利用率低,采用强力旋压加工可以有效避免这些缺点。

在强力旋压加工过程中密切关注高温合金的组织和性能,合理安排强力旋压工艺,通过对毛坯进行适当的退火处理,获得适合旋压的毛坯。此外在旋压过程中控制高温合金材料的加热温度尤为重要,因为旋压温度过低,那么零件不粘模且材料变形阻力过大,容易在毛坯边缘出现裂纹等缺陷,甚至毛坯开裂,导致毛坯报废。

与传统的锻造加工相比,强力旋压加工可以使产品的壁厚更薄,重量更轻,从而达到整体轻量化的要求。高温强力旋压是钛合金、高温合金等难加工材料的良好组合。但是不同的材料有不同的特点,采用高温强力旋压时,应结合材料特性探索最佳匹配的工艺方案,并测量旋压温度、旋压后材料的性能等参数,为加工同类材料积累经验,为后期高温旋压提供依据。

 


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