[发明专利]一种钛合金空心叶片的热扭转成形方法及其扭转组件

说明书

本发明涉及叶片技术领域，公开了一种钛合金空心叶片的热扭转成形方法及其扭转组件，所述热扭转成形方法如下：将叶片根部进行刚性固定，叶尖放入扭转模具型腔内，待炉内温度稳定后，控制压力机压头下行，带动扭转模具以1°/min的速率转动15°，中间停歇10s，压头继续下行，带动扭转模具仍以同样恒定速率转动15°，中间停歇15s；第二段应力松弛结束后，压头继续带动扭转模具转动15°，中间停歇20s，进行应力松弛；完成第三段应力松弛后，扭转模具继续转动10°，热扭转过程结束；所述热扭转方法可以获得残余应力较小的钛合金空心叶片零件，经过合理的间断性应力松弛，可以保证每次热扭转成形后叶片空心区域的加强筋形状及位置的一致性。

技术领域

本发明涉及叶片技术领域，具体为一种钛合金空心叶片的热扭转成形方法及其扭转组件。

背景技术

风扇叶片作为涡轮风扇发动机的重要部件，要求外部型面准确，表面光滑，零件整体具有良好的综合性能。两层结构空心叶片结构特殊，外形复杂，叶片弯扭角度较大，尤其对于扩散连接后焊缝及内部空心加强筋区域的形状及位置分布不容易控制，在扭转过程中具有复杂的应力分布和特殊的损伤演变规律；应力松弛可以保持总应变不变，应力不断下降，在某些工艺中，则需要利用材料在高温条件下的应力松弛性能，以减小零件成形后的回弹，降低参与应力，保证成形精度。

叶片的扭转工艺对于控制产品的质量很关键。应力分布不均匀直接影响叶片成形外型与理想外形的吻合度，例如叶片空心区域的加强筋，扭转成形后筋不一定都能笔直垂直于面板。需要综合考虑热力耦合等因素影响下空心叶片热扭转形状精度及内部质量控制策略问题。

综上所述，如何降低叶片产品在热制造过程中的应力集中水平，提高叶片量产成型质量一致性是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钛合金空心叶片的热扭转成形方法及其扭转组件，具备降低空心叶片制作模具的结构复杂度，降低空心叶片制作过程中的耗能，降低叶片产品在热制造过程中的应力集中水平，提高叶片量产成形质量的一致性的优点，解决了叶片产品在热制造过程中的应力集中水平不同，叶片量产成型质量不同的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钛合金空心叶片的热扭转成形方法及其扭转组件，所述热扭转成形方法包括如下步骤：

先通过机加工制得两块内侧带减重槽的平板，经模压扩散连接得到整体空心平板毛坯；

将热扭转装置加热至750℃～800℃，之后保温1小时；

至少两个夹持装置对放入炉内的钛合金空心叶片进行固定；

通过预设工装对钛合金空心叶片胚料根部进行刚性固定，以及扭转模具对钛合金叶片的叶尖部位进行固定；

打开炉门，放置叶片坯料，将叶片根部进行刚性固定，将叶尖端置于扭转模具型腔中，并且叶尖夹持部位与扭转模具型腔在宽度方向上具有0.5～0.7mm的间隙，保证了取放件的方便以及扭转过程中叶尖端在型腔中的定位精度。叶片叶根部位通过预设工装固定，防止其移动。

对钛合金叶片进行至少两次的高温扭转过程；其中所述高温扭转过程为钛合金叶片扭转一定角度后进行一定时间的应力松弛；

待炉内温度稳定在750～800℃后，等待10分钟，启动液压机的压头，以使压头带动扭转上压块向下移动，通过连杆进而使扭转模具以小于1°/min的速率转动15°，中间停歇10s，进行应力松弛；步骤一，第一段应力松弛结束后，压头继续下行，带动扭转模具仍以同样恒定速率转动15°，中间停歇15s，进行第二段应力松弛；

步骤二，第二段应力松弛结束后，压头继续带动扭转模具转动15°，中间停歇20s，进行第三段应力松弛；