一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法技术

本发明专利技术属于高温合金锥盘类锻件锻造技术领域，具体涉及一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法。本发明专利技术建立以“胎模制坯”实现均匀变形，“胎模预成型”对各部位变形进行分配，后续进过加工局部冷模层，去除变形死区，实现模锻变形分配，“模锻”实现组织均匀性，并且使用小设备干大活，在可控变形条件下完成了组织与性能的热加工过程。织与性能的热加工过程。织与性能的热加工过程。

【技术实现步骤摘要】
一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法


[0001]本专利技术属于高温合金锥盘类锻件锻造
，具体涉及一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法。

技术介绍

[0002]随着国产航空航天发动机的研制开发，发动机部件的工作环境愈加严苛，GH4169在≤650℃条件得到广泛使用，据报道航空发动机使用GH4169材料达到总重量的34％以上。该锥盘锻件作为发动机的关键部件，要求各方面性能达到要求，且不存在缺陷，其结构是在径向与轴向都需要产生变形，且变形量均匀进行防止出现由于锻造各部分变形不均匀导致的组织状态不一致现象，因此其成型过程的变形一致性尤为重要。对于现行生产过程使用镦粗成饼、模锻方式制坯，需要较大设备吨位，且变形死区较大，组织均匀性无法得到有效保证，锻件存在局部变形不均匀现象。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：提供一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法，建立以“胎模制坯”、实现均匀变形，“胎膜模预成型”对各部位变形进行分配，后续进过加工局部冷模层，去除变形死区，实现模锻变形分配，“模锻”实现组织均匀性，并且使用小设备干大活，在可控变形条件下完成了组织与性能的热加工过程。
[0004]技术方案：
[0005]一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法，包括：
[0006]第一步，胎模镦粗：其中，胎模中部为上下贯通的沿着轴线旋转对称的型腔，沿着纵向依次包括尺寸逐渐减小的第一通孔、第二通孔、第三通孔以及位于第三通孔下方的顶出通孔，第一通孔的内径大于锻件的大端外径；第二通孔的内径小于锻件的小端外径；第一通孔的高度与第二通孔的高度之和小于锻件轴向高度；镦粗顶出盘下段与第三通孔形状相同，中段与第二通孔的下部形状相同，上端面设置有第一定位台；第一定位台的高度大于第二通孔的高度；预成型顶出盘下段与第三通孔形状相同，上端面设置有第二定位台；
[0007]首先通过胎模镦粗的方式，将已加工定位孔的φ250mm
‑
φ300mm高度为h的棒材加热至变形温度，保温结束后放置在已安装镦粗顶出盘的胎模上，上模为平模，初始分模距离H1等于棒料高度h减去胎模第一通孔的高度，以逐渐减小的下压速度将棒料下压至预留高度A，散开空冷10min后，回炉重新加热；
[0008]第二步，胎模预成型：换预成型顶出盘，锻件保温结束后，将锻件放置在预成型胎模上，初始分模面距离H2，以逐渐减小的下压速度将棒料下压至分模面距离2mm；
[0009]第三步：模锻：将加工后的荒型加热至变形温度，保温结束后，将荒型放置在终锻模具上，以逐渐减小的下压速度下压至分模面距离6mm，垫起风冷。
[0010]进一步地，第一通孔、第二通孔和第三通孔的侧面具有出模斜度。
[0011]进一步地，第一通孔的高度为锻件高度的三分之一至四分之一。
[0012]进一步地，第二定位台距离胎模上端面的最小距离为35
‑
45mm。
[0013]进一步地，胎模镦粗过程中，以逐渐减小的下压速度将棒料下压至预留高度A，具体包括：先以7mm/s
‑
8mm/s的初始速度压至初始分模距离H1与预留高度A差值的二分之一至三分之二；再以4mm/s压至预留高度A，散开空冷10min后，回炉重新加热。
[0014]进一步地，胎模预成型过程中，以逐渐减小的下压速度将棒料下压至分模面距离2mm，具体包括：先以5mm/s的初始速度压至初始分模面距离H2的三分之一，再以3mm/s压至分模面距离2mm。
[0015]进一步地，第三步，模锻之前还包括：加工去除荒型的冷模层和芯部连皮。
[0016]进一步地，第三步中，以逐渐减小的下压速度下压至分模面距离6mm，垫起风冷，具体包括：先以7mm/s的初始速度压至模锻下压量的四分之三，再以3mm/s压至分模面距离6mm，垫起风冷。
[0017]有益效果：
[0018]采用此种成型方式，以一套胎模，两个顶出盘的方式进行镦粗与预成型，有效的分配了变形量，后续模锻过程以较小的吨位得到尺寸、性能均合格的锻件，在节约经济成本的基础上改善了锻件变形的不均匀性。
附图说明
[0019]图1为GH4169锥盘类模锻件图；
[0020]图2为镦粗过程中胎模和镦粗顶出盘示意图；
[0021]图3为预成型过程中胎模和预成型顶出盘示意图；
[0022]图4为机加去除冷模层图；
[0023]图5为模锻模具图。
具体实施方式
[0024]本专利技术着眼于这种形状的锻件(如图1)而设计的成型方法。该方法将传统的“自由制坯+模锻成型”得不到均匀组织的成型方法推翻，建立以“胎模制坯”、实现均匀变形，“胎模预成型”对各部位变形进行分配，后续进过加工局部冷模层，去除变形死区，实现模锻变形分配，“模锻”实现组织均匀性，并且使用小设备干大活，在可控变形条件下完成了组织与性能的热加工过程。
[0025]参照图1
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5，本专利技术主要包括以下几个步骤：
[0026]第一步，胎模镦粗：胎模中部为上下贯通的沿着轴线旋转对称的型腔，沿着纵向依次包括尺寸逐渐减小的第一通孔、第二通孔、第三通孔以及位于第三通孔下方的顶出通孔，第一通孔和第二通孔的侧面具有出模斜度；第一通孔的内径大于锻件的大端外径；第一通孔的高度为锻件高度的三分之一至四分之一；第二通孔的内径小于锻件的小端外径；第一通孔的高度与第二通孔的高度之和小于锻件轴向高度；
[0027]优选地,第二通孔的高度为锻件高度的三分之一。
[0028]本步骤将棒料高度降低，考虑镦粗过程与模具先接触的部位冷却较快，且变形量最小，容易形成变形死区，镦粗顶出盘上端定位台与预锻顶出盘定位台形状一致，镦粗顶出盘第二台阶轴向高度为胎模第二通孔高度三分之二，为预成型预留变形空间，镦粗变形量
大变形区为50％～75％，下端面外缘小变形区变形量为20％～35％。
[0029]镦粗顶出盘下段与第三通孔形状相同，中段与第二通孔的下部形状相同，上端面设置有第一定位台；第一定位台的高度大于第二通孔的高度；
[0030]预成型顶出盘下段与第三通孔形状相同，上端面设置有第二定位台；第二定位台距离胎模上端面的最小距离为35
‑
45mm。
[0031]根据以往生产经验GH4169在厚度尺寸压至30mm以下，变形抗力会瞬间增大，厚度压不下去，因此该预成型顶出盘将中心部位厚度尺寸控制在35
‑
45mm。
[0032]首先通过胎模镦粗的方式，将已加工定位孔的φ250
‑
300mm高度为h的棒材加热至变形温度，保温结束后放置在已安装镦粗顶出盘的胎模上(如图2)，上模为平模，初始分模距离H1等于h减去胎模第一通孔的高度，先以7mm/s
‑
8mm/s的初始速度压至初始分模距离H1与预留高度A差值的二分之一至三分之二；再以4mm/s压至预留高度A，散开空冷10min后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法，其特征在于，包括：第一步，胎模镦粗：其中，胎模中部为上下贯通的沿着轴线旋转对称的型腔，沿着纵向依次包括尺寸逐渐减小的第一通孔、第二通孔、第三通孔以及位于第三通孔下方的顶出通孔，第一通孔的内径大于锻件的大端外径；第二通孔的内径小于锻件的小端外径；第一通孔的高度与第二通孔的高度之和小于锻件轴向高度；镦粗顶出盘下段与第三通孔形状相同，中段与第二通孔的下部形状相同，上端面设置有第一定位台；第一定位台的高度大于第二通孔的高度；预成型顶出盘下段与第三通孔形状相同，上端面设置有第二定位台；首先通过胎模镦粗的方式，将已加工定位孔的φ250mm
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φ300mm高度为h的棒材加热至变形温度，保温结束后放置在已安装镦粗顶出盘的胎模上，上模为平模，初始分模距离H1等于棒料高度h减去胎模第一通孔的高度，以逐渐减小的下压速度将棒料下压至预留高度A，散开空冷10min后，回炉重新加热；第二步，胎模预成型：换预成型顶出盘，锻件保温结束后，将锻件放置在预成型胎模上，初始分模面距离H2，以逐渐减小的下压速度将棒料下压至分模面距离2mm；第三步：模锻：将加工后的荒型加热至变形温度，保温结束后，将荒型放置在终锻模具上，以逐渐减小的下压速度下压至分模面距离6mm，垫起风冷。2.根据权利要求1所述的大型高温合金锥盘胎模制坯预成型的工艺方法，其特征在于，第一通孔、第二通孔和第三通孔的侧面具有出模斜度。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：法阳，汤育玺，李阳，张彤，刘刚伟，
申请(专利权)人：陕西宏远航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：