一种多腔砂芯挤压中空叶片成形方法及成形模具

技术领域

本发明涉及金属机械加工工艺技术领域，尤其涉及一种多腔砂芯挤压中空叶片成形方法及成形模具。

背景技术

为减小叶片的重量、提高叶片的效率以及节省材料，叶片结构多采用中空叶片。由于叶片本身的复杂曲面加上中空结构使得中空叶片的加工难度进一步增加。

现有的中空叶片加工方法有铸造法、锻造法及切削加工等；其中铸造法加工节省材料，但是加工的中空叶片的形位精度低还需进行后续的切削加工；锻造法能够提高中空叶片的力学性能，但是加工的中空叶片的形位精度低同样需进行后续的切削加工；切削加工的精度高，但是属于减材制造，需要切削掉大量的材料，材料的利用率低。

因此，亟需一种节省材料、工序简单以及能够满足中空叶片的形位精度要求的成形方法。

发明内容

本发明提供一种多腔砂芯挤压中空叶片成形方法及成形模具，以满足中空叶片加工要求的节省材料、工序简单以及良好形位精度的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种多腔砂芯挤压中空叶片成形模具，用于将中空型坯挤压加工成中空叶片，成形模具包括：容纳框、上模及下模；容纳框具有上下两端开口的容纳腔，上模与下模设在容纳腔内；上模与下模相对设置，上模与下模形成叶片成形腔，中空型坯放置在叶片成形腔内，中空型坯中填充有固体颗粒状的砂芯；中空型坯、上模及下模的端部均分别抵接容纳框的内壁。

进一步的，砂芯为石英砂与锆英砂混合制成。

进一步的，上模与下模的四周表面相对齐，中空型坯的两端面与相应的上模与下模的表面对齐，容纳框的内壁为竖直平面。

根据本发明的另一方面，一种多腔砂芯挤压中空叶片成形方法，用上述成形模具制得中空叶片。

进一步的，成形方法包括：

S1，成形模具设计：

根据中空叶片轮廓和尺寸设计容纳框、上模及下模。

S2，成形模具加工：

机械加工出成形模具。

S3，中空型坯预处理：

对中空型坯进行热处理。

S4，填充砂芯：

向中空型坯中填充砂芯。

S5，装配成形模具并挤压成形：

将填充砂芯后的中空型坯装入成形模具，将成形模具放入挤压机进行挤压成形。

S6，脱模：

将成形模具取下，将加工出的中空叶片取出，倾倒出中空叶片中的砂芯。

有益效果：

本申请设置上模、下模及砂芯，通过挤压机一次挤压，上模、下模及砂芯共同作用使中空型坯精确成形，加工出的中空叶片形位精度好；并且加工过程中不需要去除材料，材料的利用率高；成形方法步骤少，加工工序简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1公开的一种多腔砂芯挤压中空叶片成形模具的结构示意图。

1、容纳框；

2、上模；

3、下模；

4、中空型坯；

5、砂芯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种多腔砂芯挤压中空叶片成形模具，用于将中空型坯4挤压加工成中空叶片，如图1所示，成形模具包括：容纳框1、上模2及下模3；容纳框1具有上下两端开口的容纳腔，上模2与下模3设在容纳腔内；上模2与下模3相对设置，上模2与下模3形成叶片成形腔。叶片成形腔根据中空叶片的具体形状与尺寸进行设计，以适应不同的中空叶片。通过控制上模2与下模3的尺寸和表面形状，保证中空叶片表面光滑，提高中空叶片的尺寸精度和形位精度，实现精确成形。中空型坯4放置在叶片成形腔内，中空型坯4中填充有固体颗粒状的砂芯5；砂芯5采用石英砂与锆英砂混合制成。砂芯5起到支撑和应力传递作用，且石英砂与锆英砂混合制成的砂芯5能够适应不锈钢、钛合金及高温合金等多种不同材料挤压成形时的温度。中空型坯4、上模2及下模3的端部均分别抵接容纳框1的内壁。

容纳框1为长方形筒体，容纳框1的内壁为竖直平面。上模2与下模3的四周表面相对齐，上模2与下模3的四周均与容纳框1的内壁抵接，并且中空型坯4的两端面与相应的上模2与下模3的表面对齐。

同时，挤压成形的中空叶片的力学性能也得到有效提升，主要因为在挤压过程中中空叶片经过细晶强化与形变强化。

在挤压过程中，中空叶片的晶粒在机械应力作用下发生了晶粒破碎，晶粒得到细化，因此能够提升力学性能。

在挤压应力作用下，中空型坯4发生了塑性变形，位错密度不断增加，产生位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大，引起变形抗力增大，给继续塑性变形造成困难，从而提高中空叶片强度。

本申请装置的原理：

将中空型坯4填充砂芯5后装入成形模具中，通过挤压机挤压将中空型坯4挤压成上模2与下模3形成的叶片成形腔的形状，砂芯5对中空型坯4起到支撑和应力传递作用。

挤压成形时，采取单向挤压成形，下模3的位置固定不变，上模2在挤压机的作用下向下移动，此时上模2、下模3与中空型坯4紧密接触，在挤压应力和砂芯应力传递的作用下，形成所需形状的中空叶片。

实施例2

本实施例提供了一种多腔砂芯挤压中空叶片成形方法，能够利用上述成形模具制得中空叶片，成形方法包括以下步骤：

S1，成形模具设计：

根据中空叶片轮廓和尺寸设计容纳框1、上模2及下模3。

S2，成形模具加工：

机械加工出成形模具。

S3，中空型坯预处理：

对中空型坯4进行热处理，提高其塑性。若中空叶片为多腔叶片，则相应的中空型坯4需在热处理前进行机加工处理。同时，根据选用的材料可灵活调整热处理工序。

S4，填充砂芯：

向中空型坯4中填充石英砂与锆英砂混合制成的砂芯5。

S5，装配成形模具并挤压成形：

将填充砂芯5后的中空型坯4装入成形模具，将成形模具放入挤压机进行挤压成形。

S6，脱模：

将成形模具取下，将加工的中空叶片取出，倾倒出中空叶片中的砂芯5，取得中空叶片。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。