本发明涉及一种锥形环原材料的制造方法,更详细地讲是涉及一种对ni基超合金制的环原材料进行收口加工的锥形环原材料的制造方法。
背景技术:
1、作为对圆筒形状的环原材料在其轴向上的局部范围内赋予朝向一个端部而直径变小的锥形状而做成锥形环原材料的加工方法,已知有锥形环锻造、扩口加工等。
2、锥形环锻造是这样的加工方法:将芯轴贯穿于环原材料,一边利用配置于环原材料的上方的上砧将环原材料的外表面在其整个轴向上压下,一边使环原材料旋转而重复进行压下区域的移动,从而赋予锥形状。扩口加工是这样的加工方法:通过从环原材料的一个端部压入冲头而使该端部侧的直径扩大,从而赋予锥形状。
3、此外,作为对环原材料赋予锥形状的加工方法,已知有收口加工。收口加工是这样的加工方法:通过将在内表面具有锥度的模具按压于环原材料的一个端部,从而使该端部侧的直径缩小而赋予锥形状。
4、在专利文献1中,作为以往技术,记载了锥形环锻造和收口加工,在锥形环锻造中,指出了难以得到期望的形状这一点、锻造时间较长等问题。此外,在收口加工中,指出了未被加工的圆筒部向外侧鼓起而在锥形部产生折入这样的问题。于是,在专利文献1中记载了这样的内容:在将由多个块状片构成的圆筒形状的中模具插入到环原材料之后,向中模具的锥形状的内表面压入模具杆,从而中模具向放射方向扩展,使环原材料的直径扩大,赋予锥形状。
5、在专利文献2中指出了,收口加工虽然在作业时间的方面有利,但是变形平缓,存在锥形状错位、无法使曲率半径较小这样的问题。在专利文献2中记载了这样的内容:通过对环原材料的端部区域实施薄壁化处理或者对该区域的周向实施切口加工而进行收口加工,从而能够减小锥形状的错位,此外,能够使曲率半径较小。
6、现有技术文献
7、专利文献
8、专利文献1:日本特开昭63-05843号公报
9、专利文献2:日本特开昭63-317231号公报
技术实现思路
1、发明要解决的问题
2、作为锥形环原材料的用途,例如,如图1所示,存在飞机喷气发动机1的低压涡轮机外壳2。如图2所示,低压涡轮机外壳2例如使用锥形环原材料10,该锥形环原材料10非常大型,大径侧的直径d为500mm~2500mm,高度h约为200mm~800mm,锥形状11的部分的锥角也比较大。此外,低压涡轮机外壳2由于发动机的燃烧而暴露在高温的气体中,因此需要设为耐热合金制。在将锥形环原材料用于除喷气发动机以外的涡轮机外壳等的情况下,也需要制作大型且耐热合金制的锥形环原材料。作为耐热合金,存在这样的问题:ni基超合金虽然具有优异的耐热性,但是高温强度较高而塑性加工困难,而且合金所含有的金属贵重且昂贵。
3、为了像这样由昂贵的合金制造大型的锥形环原材料,从作业方面和成本方面考虑谋求以近终形的方式制造。于是,为了由ni基超合金制造锥形环原材料,本技术发明人们考虑通过收口加工而对ni基超合金制的环原材料赋予锥形状的方法。由于收口加工均等地对环原材料的整周进行成形,因此能够抑制形状的偏差,并且由于是压缩变形,因此能够抑制塑性加工困难的ni基超合金的原材料裂纹。但是,在对ni基超合金制的环原材料进行收口加工时面临这样的问题:产生与通过收口加工而形成的锥形状部分相邻的、原本应维持圆筒形状的部分向外周侧挠曲而变形这样的成形不良。
4、于是,本发明鉴于上述的问题点,其目的在于提供即使对ni基超合金制的环原材料实施收口加工也能够不产生成形不良地赋予锥形状的锥形环原材料的制造方法。
5、用于解决问题的方案
6、为了达成上述的目的,本发明的锥形环原材料的制造方法的特征在于,包含如下操作:通过将在内表面具有锥度的收口加工用模具的所述内表面以覆盖环原材料的端部的整周的方式按压,从而将所述环原材料的周面的局部收口加工为沿着所述模具的所述内表面的锥形状,所述环原材料是ni基超合金,开始所述收口加工时的所述环原材料的不进行收口加工的周面的温度tn(℃)相对于所述ni基超合金的析出相的固溶温度ts(℃)而言满足以下的式1的关系,
7、ts-300≤tn≤ts-50···(式1)。
8、也可以包含如下操作:在进行所述收口加工之前将所述环原材料加热到满足以下的式2的关系的加热温度t0(℃),
9、t0≤ts+30···(式2)。
10、也可以是,所述ni基超合金的析出相的固溶温度ts(℃)在950℃~1100℃的范围内。
11、也可以是,开始所述收口加工时的所述环原材料的进行收口加工的周面的温度为所述环原材料的不进行收口加工的周面的温度tn以上。
12、也可以是,所述环原材料的外径da为50mm~3000mm,高度h0为30mm~1000mm。此时,也可以是,所述锥形环原材料的小径侧的外径db为25mm~2850mm。此外,也可以是,所述环原材料的壁厚t0为0.1mm~300mm,壁厚外径比t0/da为0.001~0.1。
13、也可以是,所述收口加工的缩径率为0%(不含)~50%的范围。
14、也可以是,所述锥形环原材料的锥角θ为5°~40°。
15、也可以是,在所述内表面具有锥度的收口加工用模具的所述内表面还具有约束部,该约束部覆盖所述环原材料的不进行收口加工的周面。
16、所述ni基超合金的合金组合成分例如按照质量%计能够设为如下组合成分。
17、(1)c:0.02%~0.10%、mn:0.1%以下、p:0.015%以下、s:0.015%以下、si:0.15%以下、cr:18%~21%、fe:2%以下、mo:3.5%~5.0%、ti:2.75%~3.25%、al:1.2%~1.6%、co:12%~15%、b:0.003%~0.01%、cu:0.1%以下、zr:0.02%~0.08%、mg:0%~0.01%,剩余部分是ni和不可避免的杂质,
18、(2)c:0.08%以下、mn:0.35%以下、p:0.015%以下、s:0.015%以下、si:0.35%以下、cr:17%~21%、ni:50%~55%、mo:2.8%~3.3%、nb和ta:4.75%~5.5%、ti:0.65%~1.15%、al:0.2%~0.8%、co:1%以下、b:0.006%以下、cu:0.3%以下,剩余部分是fe和不可避免的杂质,或者
19、(3)co:4.0%~11.0%、cr:12.0%~17.0%、al:2.0%~4.0%、ti:2.0%~4.0%、al+ti:4.6%~6.7%、mo:5.5%(不含)~10.0%、w:0%(不含)~4.0%、b:0.001%~0.040%、c:0.02%~0.06%、zr:0.05%以下、mg:0.005%以下、p:0.01%以下、nb:1.0%以下、ta:1.0%以下、fe:2.0%以下,剩余部分是ni和不可避免的杂质。
20、也可以是,所述锥形环原材料是飞机用发动机外壳用原材料。
21、发明的效果
22、根据本发明,能够提供这样的锥形环原材料的制造方法:通过将开始收口加工时的环原材料的不进行收口加工的周面的温度tn设为相对于ni基超合金的析出相的固溶温度ts而言满足上述式1的关系的温度,从而能够不产生成形不良地赋予锥形状。
1.一种锥形环原材料的制造方法,其通过将在内表面具有锥度的收口加工用模具的所述内表面以覆盖环原材料的端部的整周的方式按压,从而将所述环原材料的周面的局部收口加工为沿着所述模具的所述内表面的锥形状,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
4.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
5.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
6.根据权利要求5所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
7.根据权利要求5所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
8.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
9.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
10.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
11.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
12.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
13.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,
14.根据权利要求1所述的锥形环原材料的制造方法,其特征在于,