钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法技术

本发明专利技术钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法，属于锻造领域，目的是控制锻件端部表面裂纹的产生。步骤一、计算拔长总锻比Y，Y＝A0/An；步骤二、根据总锻比Y、初始坯料的初始截面面积A0以及单火次锻比原则，计算锻造火次n，并确定每火次的火次锻比Yi,Yi＝A(i

【技术实现步骤摘要】
钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法


[0001]本专利技术属于锻造
，具体的是钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法。

技术介绍

[0002]钛是一种稀有金属材料，也是三大轻质金属(铝、镁、钛)之一，钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好等特点，同时具有良好的综合性能，而随着航空航天事业的快速发展，要求结构材料具有更低的密度、更长的使用寿命，并能承受更复杂严苛的服役条件，因此钛合金在飞机上的应用越来越广泛，逐步替代传统钢、铝合金等。
[0003]钛有两种同素异晶体，分别用α、β表示，常温下为α相，高温下为β相。其晶体结构分别为密排六方和体心立方结构。锻造变形时由于体心立方结构较密排六方结构有更多的滑移系，因此β相较α相更易变形。由于钛合金的晶体结构特点，其热加工锻造一般在两相区进行，即α+β锻造，同时其变形温度范围较窄，只有100～200℃。
[0004]在钛合金的锻造过中，自由锻工序既可为自由锻件的最终工序，也可为锻造模锻件中间坯的中间工序，而在自由锻工序的生产过程中，由于钛合金的晶体结构、锻造温度区间及现场操作的随意性导致锻件端头经常出现开裂的现象。作为自由锻件，锻件端部开裂会使得锻件有效尺寸缩短，不满足锻件尺寸交付要求；作为模锻件中间坯，锻件端部开裂导致中间坯尺寸偏小，影响模锻成型充填，影响锻件质量；锻件端部开裂严重时甚至直接导致产品报废；同时在生产过程的端部开裂导致生产的中断，必须停下来将端部缺陷排除后才能继续生产，因此锻件开裂降低了生产效率，同时增加了打磨、切削、重新加热的能耗，增加了生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决钛合金锻件端头易开裂的问题，提供一种钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法，控制锻件端部表面裂纹的产生，保证锻件质量。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、计算拔长总锻比Y，Y＝A0/An；A0为初始坯料的初始截面面积；An为坯料拔长后的最终截面面积；
[0008]步骤二、根据总锻比Y、初始坯料的初始截面面积A0以及单火次锻比原则，计算锻造火次n，并确定每火次的火次锻比Yi,Yi＝A(i
‑
1)/Ai，i＝1、2、3
…
n，n为正整数，且每火次的火次锻比满足单火次锻比原则；
[0009]当Y≤Ym时，n＝1；
[0010]当Y＞Ym时，n＞1,且Yi≤Ym；Ym为单火次极限锻比；
[0011]单火次锻比原则为：
[0012]A≥400mm圆面积，Ym＝1.6～1.7；
[0013]300mm≤A＜400mm圆面积，Ym＝1.5～1.6；
[0014]200mm≤A＜300mm圆面积，Ym＝1.4～1.5；
[0015]100mm≤A＜300mm圆面积，Ym＝1.2～1.4。
[0016]进一步的，各火次的火次锻比依次减小。
[0017]进一步的，步骤二之后，根据各火次的拔长变形量，确定各火次中的变形工步数k，并确定每个工步的工步变形量Xj,Xj＝Aj
‑
A(j
‑
1),j＝1、2、3
…
k，k为正整数。
[0018]进一步的，各火次中的各工步的火次锻比依次减小。
[0019]进一步的，各火次拔长后锻件的横截面呈长方形；且各火次中的各个工步变形后，锻件的横截面为长方形。
[0020]本专利技术的有益效果是：本专利技术，综合考虑拔长工序的总锻比，将总锻比分解到每火次上，同时考虑截面尺寸对最大锻比的影响，确定了不同规格拔长的火次和锻比，同时在单火次内也将变形量及变形方式控制起来，有效减低了自由锻拔长工序的裂纹的产生。本专利技术根据钛合金在两相区的变形特性，从总体到局部变形依次分解，层层递进，同时优化变形方式，形成了一种防止钛合金自由锻拔长工序端部表面裂纹的控制方法。
附图说明
[0021]图1为火次与锻比的曲线图；
[0022]图2为各火次中工步与变形量的曲线图；
[0023]图3为对比例中锻件端头照片；
[0024]图4为实施例中锻件端头照片。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明如下：
[0026]钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法，包括以下步骤：
[0027]步骤一、计算拔长总锻比Y，Y＝A0/An；A0为初始坯料的初始截面面积；An为坯料拔长后的最终截面面积；
[0028]步骤二、根据总锻比Y、初始坯料的初始截面面积A0以及单火次锻比原则，计算锻造火次n，并确定每火次的火次锻比Yi,Yi＝A(i
‑
1)/Ai，i＝1、2、3
…
n，且每火次的火次锻比满足单火次锻比原则；
[0029]当Y≤Ym时，n＝1；
[0030]当Y＞Ym时，n＞1,且Yi≤Ym；Ym为单火次极限锻比；
[0031]单火次锻比原则为：
[0032]A≥400mm圆面积，Ym＝1.6～1.7；
[0033]300mm≤A＜400mm圆面积，Ym＝1.5～1.6；
[0034]200mm≤A＜300mm圆面积，Ym＝1.4～1.5；
[0035]100mm≤A＜300mm圆面积，Ym＝1.2～1.4。
[0036]步骤三、根据各火次的拔长变形量，确定各火次中的变形工步数k，并确定每个工步的工步变形量Xj,Xj＝Aj
‑
A(j
‑
1),j＝1、2、3
…
k，k为正整数。
[0037]由于锻比是变形了大小的表征，也是锻件开裂的重要影响因素，同时，锻造温度也是锻件开裂的重要影响因素。对同一锻比，尺寸越大锻造过程冷却速度越慢，锻件也不易开
裂。经过发现拔长成形锻件不开裂，单火次最大锻比和拔长前物料的截面尺寸满足单次火锻比原则。本专利技术，通过单次火锻比原则确定拔长火次，控制了各火次的变形量，从宏观上防止了拔长工序锻件的开裂。
[0038]由于拔长是锻件的截面逐渐变小的过程，随着锻件截面的减小，散热越快，即按时间先后顺序，火次的散热速度逐渐增快，其开裂的风险越大，为了降低开裂风险，优选的，如图1所示，各火次的火次锻比依次减小。
[0039]然而，锻件的开裂可以发生在拔长的某一工步中，故，为了进一步防止开裂问题，需要对拔长工步的工步变形量进行控制。
[0040]各火次中，随着工步的进行，锻件温度逐渐降低，若后面工步的变形量大，锻件开裂的风险越高。为了避免该问题，如图2所示，各火次中的各工步的火次锻比依次减小。
[0041]传统的钛合金自由锻锻件，采用的是横截面为正方形的坯料，拔长时，也采取的是正方形的横截面拔长为正方形的横截面的变化形式。在实际生产中，发现这种正方形至正方形的拔长方式，拔长端部开裂通常在拔长端的中心区域，最初的裂纹聚集在端部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钛合金自由锻拔长工序端部裂纹控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、计算拔长总锻比Y，Y＝A0/An；A0为初始坯料的初始截面面积；An为坯料拔长后的最终截面面积；步骤二、根据总锻比Y、初始坯料的初始截面面积A0以及单火次锻比原则，计算锻造火次n，并确定每火次的火次锻比Yi,Yi＝A(i
‑
1)/Ai，i＝1、2、3
…
n，n为正整数，且每火次的火次锻比满足单火次锻比原则；当Y≤Ym时，n＝1；当Y＞Ym时，n＞1,且Yi≤Ym；Ym为单火次极限锻比；单火次锻比原则为：A≥400mm圆面积，Ym＝1.6～1.7；300mm≤A＜400mm圆面积，Ym＝1.5～1.6；200mm≤A＜300mm圆面积，Ym＝1.4～1.5；100mm≤A＜300mm圆面...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗恒军，曾德涛，张海成，谢小川，张富淇，
申请(专利权)人：中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：