一种筒体类钛合金铸件校形装置及其校形方法与流程

1.本发明属于校形装置技术领域，尤其是涉及一种筒体类钛合金铸件校形装置及其校 形方法。


背景技术：

2.筒体类回转结构钛合金铸件，该类铸件由于存在大尺寸空腔，在热等静压、补焊、 热处理等过程中易产生变形。在热等静压阶段，铸件在高温高压气体介质作用下发生蠕 变，内部缩孔、气孔、疏松等缺陷被压实，导致铸件产生变形。在补焊阶段，焊接部位 及附近热影响区在焊接应力的作用下产生变形。在热处理阶段，由于应力释放铸件也易 产生变形。而由于铸件内部悬空式结构特点，筒体处于无支撑状态，铸件的变形不易控 制，导致铸件不能满足后续加工要求，铸件状态报废；因此有必要设计一种适用于筒体 类钛合金铸件的校形装置来解决上述问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种筒体类钛合金铸件校形装置及其校形方法，通过工 装校形加热处理有效控制了铸件变形区域的圆度和轮廓度。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种筒体类钛合金铸件校形装置，包括定位板、螺杆、第一外锥环、第一内锥环、 第二外锥环、第二内锥环和若干夹紧螺栓，所述的螺杆的一端自待校形工件的轴线穿入 待校形工件的内部，另一端设置在待校形工件的外部，螺杆的另一端通过定位板和第一 定位螺母定位安装在待校形工件的小径端处，所述的第一外锥环、第一内锥环、第二外 锥环和第二内锥环自待校形工件的小径端至大径端方向依次套设在螺杆上，所述的第一 内锥环嵌套在第一外锥环内，且通过若干半球型螺栓连接，所述的第二内锥环嵌套在第 二内锥环内，且通过若干夹紧螺栓连接，通过在螺杆的一端套设垫块和配合第二螺母实 现两个外锥环的定位；
6.所述的第一外锥环和第二外锥环依次安装在待校形工件的变形位置处，所述的第一 外锥环和第二外锥环均为等分分瓣结构，第一外锥环和第二外锥环的外形分别与待校形 工件的对应变形位置处的内形相适应，第一外锥环和第二外锥环的内凹槽的槽面形状分 别与对应的第一内锥环和第二内锥环的外形相适应。
7.进一步的，所述第一外锥环和第二外锥环均为四等分分瓣结构，且相邻的两瓣之间 设有5mm间隙。
8.进一步的，在第一内锥环和第二内锥环上均圆周均布若干螺钉安装槽，且螺钉安装 槽为长圆槽，相应的在第一外锥环和第二外锥环的内凹槽底面上均匀开设若干螺纹孔， 通过夹紧螺杆穿过螺钉安装槽与对应位置的螺纹孔连接使外锥环与相应的内锥环连接， 且通过调整夹紧螺杆，使第一外锥环和第二外锥环膨胀定位在待校形工件的对应变形位 置处。
9.进一步的，所述第一内锥环和第二内锥环上的长圆槽均向心布置。
10.进一步的，所述垫块的外径大于第二内锥环的内径，且小于第二内锥环上的所有螺 钉安装槽所围成内轮廓环线的直径，所述垫块的外径大于第一内锥环的内径，且小于第 一内锥环上的所有螺钉安装槽所围成内轮廓环线的直径。
11.进一步的，所述定位板的外径大于待校形工件的小径端内径。
12.进一步的，所述夹紧螺栓为半球型内六角螺栓。
13.一种筒体类钛合金铸件校形装置的校形方法，具体包括以下步骤：
14.步骤1、安装定位板和螺杆，并通过第一螺母将螺杆的一端定位在待校形工件的小径 端；
15.步骤2、在位于待校形工件内部的螺杆上依次安装第一外锥环和第一内锥环，且将第 一外锥环安装在待校形工件的校形位置处，通过若干夹紧螺栓初步将第一内锥环安装在 第一外锥环内，然后在螺杆上安装垫块和第二螺母，且转动第二螺母使垫块压紧第一内 锥环，从而使第一外锥环定位在待校形工件的校形位置处；
16.然后转动第一外锥环和第一内锥环之间的若干夹紧螺栓，第一内锥环和第一外锥环 相向运动，第一外锥环离心运动撑起待校形工件的表面，直至第一外锥环的膨胀量达到 所需要求；
17.步骤3、拆除第二螺母和垫块，在螺杆上安装第二外锥环和第二内锥环，且将第二外 锥环安装在待校形工件的另一校形位置处，通过若干夹紧螺栓初步将第一内锥环安装在 第一外锥环内，然后在螺杆上安装垫块和第二螺母，且转动第二螺母使垫块压紧第二内 锥环，从而使第二外锥环定位在待校形工件的另一校形位置处；
18.然后转动第二外锥环和第二内锥环之间的若干夹紧螺栓，第二内锥环和第二外锥环 相向运动，第二外锥环离心运动撑起待校形工件的表面，直至第二外锥环的膨胀量达到 所需要求；至此完成校形装置的安装；
19.步骤4、校形装置安装完成后，将校形装置连同待校形工件一起放入加热炉中，加热 至730
±
10℃，保温1.5-2.5h，随炉冷却至250℃以下后出炉，至此完成待校形工件的校 形。
20.相对于现有技术，本发明所述的一种筒体类钛合金铸件校形装置及其校形方法具有 以下优势：
21.(1)本发明通过使用校形装置常温矫正形状，热处理固定形状，提高铸件合格率， 铸件加工余量均匀，减小零件加工难度，避免铸件不能满足加工要求的返修，缩短零件 生产周期。
22.(2)相比于以往采用的单一方向或十字交叉支撑的校形工装，不能在圆周方向提供 均匀的支撑，导致筒体在校形时，有工装支撑部位向外凸起，悬空部位则会向内腔凹陷， 造成铸件圆周方向椭圆或其它不规则形状，本发明工装的结构能满足在筒体圆周方向提 供均匀径向力，膨胀量可测可控，提高此类铸件产品一次校形合格率，缩短铸件生产周 期。
23.(3)通过工装校形加热处理有效控制了铸件变形区域的圆度和轮廓度。
附图说明
24.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实
施 例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为本发明实施例所述的一种筒体类钛合金铸件校形装置的校形工件的结构示意 图；
26.图2为第一外锥环的结构示意图；
27.图3为第一内锥环的结构示意图；
28.图4为半球型螺栓的结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1、第一螺母；2、定位板；3、螺杆；4、第一外锥环；5、第一内锥环；6、第二外 锥环；7、垫块；8、第二螺母；9、夹紧螺栓；10、第二内锥环；11、待校形工件；12、 螺纹孔；13、螺钉安装槽。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.如图1-图4所示，一种筒体类钛合金铸件校形装置，包括定位板2、螺杆3、第一外 锥环4、第一内锥环5、第二外锥环6、第二内锥环10和若干夹紧螺栓9，所述的螺杆3 的一端自待校形工件11的轴线穿入待校形工件11的内部，另一端设置在待校形工件11 的外部，螺杆3的另一端通过定位板2和第一定位螺母定位安装在待校形工件11的小径 端处，所述的第一外锥环4、第一内锥环5、第二外锥环6和第二内锥环10自待校形工 件11的小径端至大径端方向依次套设在螺杆3上，所述的第一内锥环5嵌套在第一外锥 环4内，且通过若干半球型螺栓连接，所述的第二内锥环10嵌套在第二内锥环10内， 且通过若干夹紧螺栓9连接，通过在螺杆3的一端套设垫块7和配合第二螺母8实现两 个外锥环的定位；第二螺母8锁紧垫块7防止第一外锥环4和第二外锥环6在膨胀过程 中产生轴向窜动；
34.所述的第一外锥环4和第二外锥环6依次安装在待校形工件11的变形位置处，所述 的第一外锥环4和第二外锥环6均为等分分瓣结构，第一外锥环4和第二外锥环6的外 形分别与待校形工件11的对应变形位置处的内形相适应，第一外锥环4和第二外锥环6 的内凹槽的槽面形状分别与对应的第一内锥环5和第二内锥环10的外形相适应。
35.所述第一外锥环4和第二外锥环6均为四等分分瓣结构，且相邻的两瓣之间设有5mm 间隙，如此设置，避免外锥环安装干涉。
36.在第一内锥环5和第二内锥环10上均圆周均布若干螺钉安装槽13，且螺钉安装槽 13为长圆槽，相应的，在第一外锥环4和第二外锥环6的内凹槽底面上均匀开设若干螺 纹孔12，同一组的内锥环和外锥环的内锥环的螺钉安装槽分度圆与外锥环螺纹孔分度圆 等尺寸布置；通过夹紧螺杆3穿过螺钉安装槽与对应位置的螺纹孔连接使外锥环与相应 的内锥环连接，且通过调整夹紧螺杆3，使第一外锥环4和第二外锥环6膨胀定位在待校 形工件11的对应变形位置处。
37.第一内锥环5和第二内锥环10上的长圆槽均向心布置，夹紧螺栓9夹紧相配合的外 锥环内锥环相向运动，外锥环离心运动，夹紧螺栓在夹紧过程中也进行离心运动。长圆 槽设计为螺栓离心运动提供了空间，避免了自锁。
15.0
×
10-6/℃。
54.将公式(2)-(3)及αti、α钢数值代入公式(1)，得到：
[0055][0056]
针对筒体内腔圆柱状结构，其理论内腔直径为429.6mm，理论加工余量单边3mm，根 据交付要求，需保证铸件筒体内外加工余量至少为单边1mm，即铸件筒体内径为 425.6-433.6mm，由公式(4)可得出入炉前工装直径在424.1mm-432.1mm之间；
[0057]
步骤4、校形装置安装完成后，将校形装置连同待校形工件11一起放入加热炉中， 加热至730
±
10℃，保温1.5-2.5h，随炉冷却至250℃以下后出炉，至此完成待校形工件 11的校形。
[0058]
本实例校形后三维激光扫描仪检测筒体外侧加工余量大部分为2mm，最低点为1.5mm， 满足后续加工要求。
[0059]
待校形工件常温时在炉外采用工装施力对铸件形状进行了矫正，加热时只需保证铸 件发生蠕变变形，将形状固定并消除应力即可，因此铸件校形采用常规退火制度，即加 热至730
±
10℃、保温1.5-2.5h，随炉冷却至250℃以下后出炉。此时，铸件经过去应力 退火发生蠕变变形，形状已固定，本技术通过工装校形加热处理有效控制了铸件变形区 域的圆度和轮廓度，采用机械矫正加热处理的方法恢复设计形状。
[0060]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。