大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法技术

本发明专利技术涉及一种曲臂肘锻件的成形方法，特别是涉及了大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法。根据锻件的形状尺寸以及成形特点反推设计荒型，根据荒型成形特点优化设计制荒胎模结构。该方法使用改进后的荒型和制荒胎模，较传统锻造成形的荒型外形规则，能保证荒型的一致性和稳定性，优化后的荒型充填情况良好，成形锻件满足尺寸要求，锻造工艺稳定。这种锻造成形方法主要用于航空、航天、武器装备、工业机械等领域的大型钛合金曲臂肘锻件的成形。等领域的大型钛合金曲臂肘锻件的成形。等领域的大型钛合金曲臂肘锻件的成形。

【技术实现步骤摘要】
大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法

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[0001]本专利技术涉及一种曲臂肘锻件的成形方法，特别是涉及了一种大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法。

技术介绍
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[0002]曲臂肘锻件是坦克、装甲车辆行动系统的重要部件，对材料的力学性能和耐磨性要求高。目前国内多采用高强钢来制造该类零件。近年来采用高强韧钛合金来替代，在满足使用性能要求的基础上达到显著减重、提高机动能力及零件使用寿命的目的。但曲臂肘体积较大且外形复杂，锻件所用材料属于新型高强韧钛合金，是一种TC18的改进型钛合金，属于难变形材料，金属流动性差，变形抗力大，锻造荒型工艺复杂。
[0003]2017年1月4日公开的中国专利技术专利CN201310681435公开了一种大型弧形锻坯成型锻造方法。如本说明书图1所示，该方法将材料为TC18的锻坯放在具有圆弧型凸台的上胎模21和型腔为梯形槽24的下胎模22之间，通过锻锤带动上胎模21向下压锻坯22的弯曲点进行弯曲锻造，当锻坯22接触梯形槽24下表面时锻造完成。通过以上步骤，实现弧形锻件的弯曲成形。但此种成形方法仅适用于简单形状的弧形锻件，对于形状更加复杂的大型钛合金Z形曲臂轴锻件则无法使用此方法。

技术实现思路
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[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种成形效果理想的大型钛合金Z型曲臂肘锻件制造方法，并根据大型钛合金Z型曲臂肘锻件的形状尺寸以及成形特点反推设计荒型结构与制荒胎模结构优化方案，从而实现难变形钛合金坯料批量锻造成形为大型钛合金Z型曲臂肘锻件。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法，其技术方案包括以下步骤：
[0006]考虑大型钛合金Z型曲臂肘锻件内转角部位容易形成折叠，外转角部位不易充满，荒型设计时应增大内转角的圆角、并在外转角缺料部位预留工艺余料9，如图3所示。
[0007]把按规格下料的钛合金棒材加热到800℃～1150℃的锻造温度，将坯料压扁整形至长方条，而后两端分别分料局部拔长，保证工艺余料足量的前提对杆部进行少量拔长整形，之后对局部多余工艺余料8通过机加方式去除，如图2所示。
[0008]制作专用胎模，如图5所示。胎模由上垫块1、上模2、下垫4块、下模3共同组成。上胎模的下表面是一个具有锯齿形的凸台，凸台宽度为280～350mm，凸台角度与锻坯相同。在上胎模的上表面上制作燕尾键槽，用于固定安装在锻造设备上。下胎模的上表面具有与上胎模下表面相对应的锯齿型凸台，凸台角度与锻坯相同，凸台宽度不小于上胎模凸台宽度。在下胎模的上表面斜面上制作型腔7，型腔7宽度大于长方条坯料宽度，型腔7底面高度与下胎模圆角凸台B高度相同，以确保锻坯可以平直放在下胎模的上表面上，该型腔7还起定位作用。将下胎模与上胎模接触部位掏出一个矩形槽6，用于上胎模向下运动时做引导定位。在
下胎模的下表面上制作燕尾键槽，用于固定安装在锻造设备上。上下胎模间隙依锻坯尺寸设计，留适当余量。
[0009]将改锻好的长方条锻坯水平放置在如上所述的下胎模上表面上。锻造设备运动带动上胎模向下运动，锻坯随上下胎模的相对运动在弯曲点位置发生弯曲。完成荒型锻造过程，如图5所示。
[0010]将锻造完成的荒型重新加热至锻造温度，将荒型放入随锻件外形加放收缩率设计的模锻模具中。完成终锻，检查形状尺寸是否符合要求。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0012]对于大型钛合金Z型曲臂肘锻件，目前国内多采用高强钢来制造该类零件，其缺点是零件重量大，极大降低了坦克装甲车的机动性能。现采用高强韧钛合金来替代，在满足使用性能要求的基础上达到显著减重、提高机动能力及零件使用寿命的目的。
[0013]目前国内对于此类大型钛合金难变形锻件的加工方法是，通过自由锻造或直接利用板材下料，制作与锻件形状相似的荒型。之后再通过模锻的方法成形锻件。使用此类方法加工锻件，材料利用率低，可操作性差，无法保证组织一致性和稳定性，因荒型结构不合理而造成的锻件模锻时充型不足得情况时有发生。
[0014]本专利技术所述大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法，考虑内转角部位容易形成折叠，外转角部位不易充满，改进荒型结构为增大内转角的圆角、并在外转角缺料部位预留工艺余料(保证模压充填，多余部分机加去除)。具体操作是，把按规格下料的钛合金棒材加热到800℃～1150℃的锻造温度，将坯料压扁整形至长方条，而后两端分别分料局部拔长，保证工艺余料足量的前提对杆部进行少量拔长整形。根据荒型尺寸及形状设计专用于荒型成形的胎模。利用胎模在锻造设备上完成对荒型的锻造。最后将锻造完成的荒型重新加热至锻造温度，把荒型放入随锻件外形加放收缩率设计的模锻模具中完成终锻。
[0015]改进后的荒型较传统锻造成形的荒型外形规则，锻制火次更少，比较贴合模具型腔，具有较强的现场可操作性，能保证荒型的一致性和稳定性，适用于批量生产，优化后的荒型充填情况良好，成形锻件满足尺寸要求，锻造工艺稳定。
附图说明：
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0017]图1是对比文件加工方法示意图
[0018]图2是锻件荒型中间坯示意图；
[0019]图3是优化后的锻件荒型示意图；
[0020]图4是专用胎模下模右视示意图；
[0021]图5是专用胎模压制荒型状态示意图；
[0022]图6是专用胎模下模剖面示意图；
具体实施方式：
[0023]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。
[0024]实施例:锻件材料：TC27，相变点882.5℃，数量2，下料重量65Kg。
[0025]步骤一:荒型优化设计
[0026]根据锻件形状优化设计得到荒型11形状尺寸。在最终模锻时不容易充满的外转角部位增加工艺余料9。如图3所示。
[0027]步骤二:荒型胎模的设计制作
[0028]胎模由上垫块1、上模2、下垫块4、下模3共同组成。上胎模的下表面是一个具有锯齿形的凸台，凸台宽度为300mm，凸台由一个下凸的90
°
大圆角A(R≥50mm)、上凹的90
°
空腔以及一个平台共同组成。在上胎模的上表面上制作燕尾键槽，用于固定安装在锻造设备上。下胎模的上表面具有与上胎模下表面相对应的锯齿型凸台，凸台角度与锻坯相同，凸台宽度500mm。在下胎模的上表面斜面上制作型腔7，型腔7宽度为210mm，型腔7底面高度与下胎模圆角凸台B(R≥50mm)高度相同，以确保锻坯可以平直放置在下胎模的上表面上。该型腔7的左内表面与下胎模上表面最低点C水平距离d等于长条形锻坯第一个弯曲点距最近端头的距离，该型腔7起支撑及定位作用。将下胎模与上胎模接触部位掏出一个矩形槽6，用于上胎模向下运动时做引导定位。在下胎模的下表面上制作燕尾键槽，用于固定安装在锻造设备上。上下胎模间隙依锻坯尺寸设计，留适当余量。
[0029]步骤三:锻件模具的制作
[0030]随锻件外形加放收缩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：荒型结构及荒型中间坯结构优化设计、荒型胎模的设计制作、锻件模具的制作、荒型中间坯的加工、荒型的加工、锻件成形。2.根据权利要求1所述的大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法，其特征在于，根据锻件形状优化设计荒型中间坯和荒型结构，在最终模锻时不容易充满的外转角部位增加工艺余料。3.根据权利要求1所述的大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法，其特征在于，所述制荒胎模包括上垫块...

【专利技术属性】
技术研发人员：强超，
申请(专利权)人：贵州安大航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：