一种高变形抗力高温合金挡板类零件应力消除方法

摘要

本发明属于合金制造领域，具体涉及一种高变形抗力高温合金挡板类零件应力消除方法。本发明首先选择与高变形抗力高温合金挡板类零件线性膨胀系数匹配的工装夹具，将高变形抗力高温合金挡板类零件装入夹具中，然后对装有高温合金挡板类零件的工装夹具整体进行加热，加热温度为590~710℃，加热时间1~20h，冷却至室温后，得到的高温合金挡板零件尺寸精度稳定，应力消除。本发明的技术方案消除了高温合金挡板零件的残余应力，确保了零件使用的可靠性和尺寸精度，能够广泛应用于各型发动机大规格高变形抗力挡板类零件应力消除。

说明书

技术领域

本发明属于合金制造领域，具体涉及一种高变形抗力高温合金挡板类零件应力消除方法。

背景技术

航空发动机使用的挡板类零件是一种高温合金制成的弹簧类零件，具有高变形抗力，在使用过程中存在应力松驰现象，即挡板的变形恢复力随时间逐渐降低，应力松驰现象是弹簧和弹性原件的失效形式之一，挡板类零件的应力产生于高温合金丝材缠绕过程中的内应力、热处理定型过程中的热应力及锁口加工过程中的内应力，为确保挡板类零件使用安全，零件使用前需进行消除应力。但是航空发动机的挡板零件通常直径大，变形抗力大，在消除应力过程中，零件的变形难以控制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高变形抗力高温合金挡板类零件应力消除方法，通过采用与挡板类零件线性膨胀系数匹配的工装夹具，选择适宜的热处理温度和保温时间，目的是控制零件变形，消除挡板零件的应力。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）选择与高变形抗力高温合金挡板类零件线性膨胀系数匹配的工装夹具，将高变形抗力高温合金挡板类零件装入夹具中；

（2）对装有高变形抗力高温合金挡板类零件的工装夹具整体进行加热，加热温度为590~710℃，加热时间1~20h，冷却至室温后，得到的高温合金挡板零件尺寸精度稳定，应力消除。

所述的与高变形抗力高温合金挡板类零件线性膨胀系数匹配的工装夹具由活节螺栓、压板和底板组成，形状和膨胀系数与待处理的高温合金挡板类零件相匹配。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的技术方案通过选择适宜的工装夹具、适宜的热处理温度和保温时间，消除了高温合金挡板零件的残余应力，确保了零件使用的可靠性和尺寸精度，能够广泛应用于各型发动机大规格高变形抗力挡板类零件应力消除。

附图说明

图1是本发明的工装夹具的结构示意图；

其中：1：活节螺栓；2：压板：3：底座；

图2是本发明实施例中的挡板卡圈零件的结构示意图；

其中：D代表零件外径尺寸；B代表零件开口尺寸；

图3是对挡板卡圈零件进行应力松弛测试的测量位置示意图；

其中：①~⑤代表五个不同的测量位置；

图4是本发明实施例1~4经应力消除后的零件外径D的尺寸变化对比图； 

图5是本发明实施例1~4经应力消除后的零件开口B的尺寸变化对比图。

具体实施方式

本发明实施例中以图1所示的挡板卡圈零件为例，其实采用GH4738高温合金材料的异型扁钢丝制造，扁钢丝规格为6.4mm×2.3mm及8mm×2.3mm，最大规格零件的直径尺寸约为650mm，属于大型卡圈零件。

实施例1

挡板卡圈零件的制造过程包括缠绕和钳加工，因此零件本身会产生较高的内应力，消除其应力的方法按照以下步骤进行：

（1）选择与挡板卡圈零件形状和线性膨胀系数匹配的工装夹具，将高变形抗力高温合金挡板类零件装入夹具中；

（2）对装有高变形抗力高温合金挡板类零件的工装夹具整体进行加热，加热温度为590℃，加热时间20h，冷却至室温后，得到的高温合金挡板零件尺寸精度稳定，应力消除。

在进行了应力消除后的零件尺寸和应力消除后的尺寸见表1，应力消除后的应力松弛测量数据和钳加工后的零件的数据对比见表2所示，从表1和表2中可以看出，经本实施例的热处理后，零件尺寸产生了轻微的缩小，零件的内应力消除。

实施例2

挡板卡圈零件的制造过程包括缠绕和钳加工，因此零件本身会产生较高的内应力，消除其应力的方法按照以下步骤进行：

（1）选择与挡板卡圈零件形状和线性膨胀系数匹配的工装夹具，将高变形抗力高温合金挡板类零件装入夹具中；

（2）对装有高变形抗力高温合金挡板类零件的工装夹具整体进行加热，加热温度为600℃，加热时间10h，冷却至室温后，得到的高温合金挡板零件尺寸精度稳定，应力消除。

在进行了应力消除后的零件尺寸和应力消除后的尺寸见表1，应力消除后的应力松弛测量数据和钳加工后的零件的数据对比见表2所示，从表1和表2中可以看出，经本实施例的热处理后，零件尺寸产生了轻微的缩小，零件的内应力消除。

实施例3

挡板卡圈零件的制造过程包括缠绕和钳加工，因此零件本身会产生较高的内应力，消除其应力的方法按照以下步骤进行：

（1）选择与挡板卡圈零件形状和线性膨胀系数匹配的工装夹具，将高变形抗力高温合金挡板类零件装入夹具中；

（2）对装有高变形抗力高温合金挡板类零件的工装夹具整体进行加热，加热温度为650℃，加热时间10h，冷却至室温后，得到的高温合金挡板零件尺寸精度稳定，应力消除。

在进行了应力消除后的零件尺寸和应力消除后的尺寸见表1，应力消除后的应力松弛测量数据和钳加工后的零件的数据对比见表2所示，从表1和表2中可以看出，经本实施例的热处理后，零件尺寸产生了轻微的缩小，零件的内应力消除。

实施例4

挡板卡圈零件的制造过程包括缠绕和钳加工，因此零件本身会产生较高的内应力，消除其应力的方法按照以下步骤进行：

（1）选择与挡板卡圈零件形状和线性膨胀系数匹配的工装夹具，将高变形抗力高温合金挡板类零件装入夹具中；

（2）对装有高变形抗力高温合金挡板类零件的工装夹具整体进行加热，加热温度为710℃，加热时间1h，冷却至室温后，得到的高温合金挡板零件尺寸精度稳定，应力消除。

在进行了应力消除后的零件尺寸和应力消除后的尺寸见表1，应力消除后的应力松弛测量数据和钳加工后的零件的数据对比见表2所示，从表1和表2中可以看出，经本实施例的热处理后，零件尺寸产生了轻微的缩小，零件的内应力消除。