热等静压过程中装粉包套均匀收缩的控制方法

摘要

一种热等静压过程中装粉包套均匀收缩的控制方法，属于粉末冶金近净成形领域。将封焊后的装粉包套放于热等静压设备工装中，使装粉包套与热等静压设备工装中心位置重合，再将按预先计算尺寸加工好的钢环或钢芯放于薄壁类环形/筒形件或盘件包套中心位置。应用对象为粉末高温合金包套，包套内芯为低碳钢。套内芯选材低碳钢，利用低碳钢的良好加工性能，可精确实现包套在热等静压过程中的收缩控制。与现有技术相比，本发明成本较低，操作过程简单，可控性良好。

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金近净成形技术领域，特别是提供了一种热等静压过程中装粉包 套均匀收缩的控制方法；以实现装粉包套在热等静压过程中以其体积中心为基点进行均 匀收缩变形，达到近净成形的目的。

背景技术

采用粉末冶金技术生产的制件具有晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、热加工性能 和力学性能良好等优异特性，在航空航天、电子信息等先进领域有着广泛的应用。然而， 不加内衬的装粉包套在热等静压后会存在收缩变形不均匀的问题，如包套收缩后径向尺 寸椭圆度过大、包套外壁出现凹坑等等。目前，为避免这些不均匀收缩，实现热等静压 后装粉包套均匀收缩变形的方法主要是在薄壁类环形/筒形件或盘件装粉包套中心放入 石墨芯或者带有不锈钢包套的石墨芯的方法，但由于石墨芯材质本身在高温下存在挥 发，会污染热等静压炉，另石墨与碳钢包套发生反应，并且在热等静压过程中石墨易发 生开裂，致使装粉包套收缩更不均匀，近净成形效果不佳，并且给后续机加工带来困难， 甚至直接导致产品因尺寸超差而报废，严重影响产品的成品率，而采用带不锈钢包套石 墨芯的方法成本较高，工序较多，操作过程较复杂，因此亟需改进。

发明内容

本发明的目的目的在于提供一种热等静压过程中装粉包套均匀收缩的控制方法，可 实现可靠、低成本的在热等静压过程中包套均匀收缩变形，以使装粉包套在热等静压过 程中进行均匀收缩变形，尽量减小包套收缩后的椭圆度等问题，达到近净成形的目的。

本发明所采用的技术方案是将封焊后的装粉包套放于热等静压设备工装中，使装粉 包套与热等静压设备工装中心位置重合，再将按预先计算尺寸加工好的钢环或钢芯放于 薄壁类环形/筒形件或盘件包套中心位置。具体工艺如下：

(1)根据所需成品的实际尺寸，通过理论计算包套的收缩量，确定钢环或钢芯的尺 寸，所用公式为：Φ_内芯外径＝Φ_包套内径－X(X是包套内径的控制收缩量，X取值范围 2mm～50mm)；

(2)在热等静压进行前将封焊后的装粉包套放于热等静压设备工装中，使装粉包套 与热等静压设备工装中心位置重合，再将按预先计算尺寸(2mm～1000mm)加工好的钢 环或钢芯放于环形件或盘件包套中心位置；

(3)装炉完成后进行热等静压处理。

本发明应用对象为粉末高温合金包套，包套内芯为低碳钢。包套内芯选材低碳钢， 利用低碳钢的良好加工性能，可精确实现包套在热等静压过程中的收缩控制。

本发明与现有技术相比的优点在于，本发明采用钢环或钢芯放于薄壁类环形/筒形件 装粉包套中心位置进行限位的方法，使装粉包套在热等静压过程中以其中心为基点进行 均匀收缩变形，有效避免了包套收缩后的椭圆度等问题，达到了近净成形的目的，大大 提高了产品的成品率，降低了产品的制造成本，本发明的操作过程简单，可控性较好。

附图说明

图1为薄壁类环形/筒形件装粉包套剖面示意图。

图2为薄壁类环形/筒形件装粉包套整体示意图。

图3为薄壁类环形/筒形件装粉包套用钢环剖面示意图。

图4为薄壁类环形/筒形件装粉包套用钢环整体示意图。

图5为薄壁类环形/筒形件装粉包套与钢环装配示意图。

图6为盘件装粉包套剖面示意图。

图7为盘件装粉包套整体示意图。

图8为盘件装粉包套用钢芯剖面示意图。

图9为盘件装粉包套用钢芯整体示意图。

图10为盘件装粉包套与钢芯装配示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实例对本发明作进一步的说明。

实施例一

对薄壁类环形/筒形制件(装粉包套如图1、图2所示)，采用钢环限位后进行热等静 压，具体工艺如下：

(1)根据所需成品的实际尺寸，通过理论计算包套的收缩量，确定钢环的尺寸(图3、 图4)；

(2)在热等静压进行前将封焊后的装粉包套放于热等静压设备工装中，使装粉包套 与热等静压设备工装中心位置重合，再将按预先计算尺寸加工好的钢环放于薄壁类环形 /筒形件装粉包套中心位置(图5)

(3)装炉完成后进行热等静压处理。

实施例2

对盘件件(装粉包套如图6、图7所示)，采用钢芯限位后进行热等静压，具体工艺 如下：

(1)根据所需成品的实际尺寸，通过理论计算包套的收缩量，确定钢芯的尺寸(图8、 图9)；

(2)在热等静压进行前将封焊后的装粉包套放于热等静压设备工装中，使装粉包套 与热等静压设备工装中心位置重合，再将按预先计算尺寸加工好的钢芯放于盘件装粉包 套中心位置(图10).

(3)装炉完成后进行热等静压处理。

实例对比

通过表1和表2(如下)的具体数值比较，充分证明了本发明的价值。

表1 某发动机用挡板包套(内部无钢芯)收缩后尺寸

表2 某发动机用挡板包套(内部有钢芯)收缩后尺寸