【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金领域，尤其涉及锻造技术,具体是一种ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法。
技术介绍
1、ta19钛合金前机匣精化锻件是用于航空发动机的一种钛合金复杂异型件，其结构特点是外形由直径不同的多个半圆环组成且部分区域存在凸台等型面。该锻件采用高温模锻成形制造，不仅有着优异的组织性能且外形尺寸精度高，至零件的余量达单边5mm左右。
2、高温模锻是钛合金模锻件成形的一种常用方式，即在高温下金属在模腔内完成充型，适用于制造有复杂结构的钛合金产品。现有的技术是采用铸造高温合金模具，将其安装至锻造设备上，并采用套于外侧的环形炉加热保温模具（如图1所示)，随后将钛合金坯料高温保温后放入模腔，操作压机完成合模再加载至最大载荷的100%压力并保载至锻造速度降为≤1mm/s以完成成形。
3、然而，现有工艺存在以下技术问题：
4、1、模锻件产品的质量与所用模具的型腔密切相关，且ta19钛合金前机匣精化锻件的外形尺寸精度要求较高，因此发生较大变形甚至开裂等失效现象的模具将难以用于制造符合交付要求的产品，根据锻件产出量，现模具使用寿命较低，约为50-60件/套。
5、2、ta19钛合金前机匣精化锻件需利用钛合金的超塑性，在900℃以上的高温环境下低速加载较长的时间成形，但钢结构的锻造设备需通过持续水冷以保障设备的正常运行。随着成形过程的进行，锻造设备水冷将导致模具的温度逐渐下降，最终温降可达200℃以上。此时钛合金的金属流动困难，部分位置发生低温变形，因此现锻件型面充满率不足，仅为90%-95
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，克服了现有技术的不足，通过采用阶梯式压力加载控制技术，可有效提高锻造模具的使用寿命；通过减少锻造过程中模具的温降，提高锻件的型腔充满率，改善组织不均匀的现象。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，包括一个利用模具和锻造设备对工件进行加热锻压的过程，所述的工件放置在所述的模具中，模具安装在所述的锻造设备中，其特征在于：在所述的加热锻压的过程中，在所述的锻造设备与所述的模具之间设置隔热层，利用套设在隔热层外周的环形炉对隔热层进行梯度加热，使隔热层的温度在从锻造设备到模具的方向上逐步提高，在隔热层的温度达到预设温度时，利用锻造设备对工件顺序进行第一阶段锻造、第二阶段锻造和第三阶段锻造；
4、在所述的第一阶段锻造的步骤中，将锻造设备对工件的压力升高到第一载荷值，所述的第一载荷值为工件最高载荷的30%-50%，同时控制锻造速度为第一速度值，所述的第一速度值≤5mm/s，在压力达到第一载荷值时保持当前载荷并将锻造速度降低到第一速度值的2%-5%；
5、在所述的第二阶段锻造的步骤中，将锻造设备对工件的压力升高到第二载荷值，所述的第二载荷值为工件最高载荷的70%-90%，同时控制锻造速度为第二速度值，所述的第二速度值≤5mm/s，在压力达到第二载荷值时保持当前载荷并将锻造速度降低到第二速度值的2%-5%；
6、在所述的第三阶段锻造的步骤中，将锻造设备对工件的压力升高到第三载荷值，所述的第三载荷值为工件最高载荷的100%，同时控制锻造速度为第三速度值，所述的第三速度值≤1mm/s，在压力达到第三载荷值时保持当前载荷并将锻造速度降低到第三速度值的0.1%-0.5%。
7、优选地，在所述的加热锻压的过程中，在锻造设备（1）内腔上方和下方均分别安装上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）；在所述上耐热钢隔热层（2）与下耐热钢隔热层（3）之间安装锻造模具（4），所述上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）的外侧面设置有环形炉，用于对上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）进行加热；
8、所述的加热锻压的过程包括以下步骤：
9、步骤s1：将ta19钛合金前机匣精化锻件所用的锻造模具安装在上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层之间；
10、步骤s2：将环形炉通电，并按温度梯度以对上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层进行梯度加热；
11、步骤s3：将上耐热钢隔热层、下耐热钢隔热层和锻造模具加热至目标温度并保温足够的时间；
12、步骤s4：将ta19钛合金坯料加热至两相区并保温；
13、步骤s5：把步骤s4完成加热保温的坯料放入步骤s3完成加热保温的锻造模具的型腔中并完成合模；
14、步骤s6：操作锻造设备，以1mm/s-5mm/s的锻造速度升压至最高载荷的30%-50%压力，再保载至速率降为升压过程中锻造速度的2%-5%；
15、步骤s7：操作锻造设备，以1mm/s-5mm/s的锻造速度升压至最高载荷的70%-90%压力，再保载至速率降为升压过程中锻造速度的2%-5%；
16、步骤s8：操作锻造设备，以0.1mm/s-1mm/s的锻造速度升压至最高载荷的100%压力，再保载至速率降为升压过程中锻造速度的0.1%-0.5%，随后泄压；
17、步骤s9：将锻造模具打开，取出完成成形的ta19钛合金前机匣精化锻件。
18、优选地，所述步骤s2中，所述上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层的高度均分别为700-900mm；
19、所述上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层与锻造设备相接触的位置的温度均被加热至300℃-500℃；所述上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层与锻造模具相接触的位置的温度均被加热至900℃-1100℃；所述上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层的中间部分的温度均呈梯度递增。
20、优选地，所述上耐热钢隔热层从与锻造设备的相接触位置开始朝锻造模具的方向每隔100mm的距离提升低于或等于200℃的加热温度；所述下耐热钢隔热层从与锻造设备的相接触部位开始朝锻造模具的方向每隔100mm的距离提升100℃-200℃的加热温度。
21、优选地，所述锻造设备包括上安装板和下安装板，所述上安装板通过导柱与下安装板活动连接，所述上耐热钢隔热层安装在上安装板下表面，所述下耐热钢隔热层安装在下安装板上表面，所述锻造模具的上模和下模分别安装在上耐热钢隔热层和下耐热钢隔热层上，所述上安装板与驱动机构连接，控制锻造模具的开合。
22、优选地，所述上安装板和下安装板内均安装有水冷管道，所述水冷管道内设有冷却液，通过冷却液进行热交换；
23、在步骤s2中，通过水冷管道输入冷却液以开启水冷功能。
24、优选地，还包括步骤s10：根据铸造高温合金的应力应变曲线，以ta19钛合金精化机匣锻件成形过程的数值模拟结果作为基础数据，以对精细控制参数进行优化和验证。
25、本专利技术提供了一种ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法。具备以下有益效果：通过采用上述的阶梯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，包括一个利用模具和锻造设备对工件进行加热锻压的过程，所述的工件放置在所述的模具中，模具安装在所述的锻造设备中，其特征在于：在所述的加热锻压的过程中，在所述的锻造设备与所述的模具之间设置隔热层，利用套设在隔热层外周的环形炉对隔热层进行梯度加热，使隔热层的温度在从锻造设备到模具的方向上逐步提高，在隔热层的温度达到预设温度时，利用锻造设备对工件顺序进行第一阶段锻造、第二阶段锻造和第三阶段锻造；
2.根据权利要求1所述的TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：在所述的加热锻压的过程中，在锻造设备（1）内腔上方和下方均分别安装上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）；在所述上耐热钢隔热层（2）与下耐热钢隔热层（3）之间安装锻造模具（4），所述上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）的外侧面设置有环形炉，用于对上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）进行加热；
3.根据权利要求1所述的TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）的高度
4.根据权利要求2所述的TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：所述上耐热钢隔热层（2）从与锻造设备（1）的相接触位置开始朝锻造模具（4）的方向每隔100mm的距离提升低于或者等于200℃的加热温度；所述下耐热钢隔热层（3）从与锻造设备（1）的相接触部位开始朝锻造模具（4）的方向每隔100mm的距离提升100℃-200℃的加热温度。
5.根据权利要求2所述的TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：所述锻造设备（1）包括上安装板（11）和下安装板（12），所述上安装板（11）通过导柱（13）与下安装板（12）活动连接，所述上耐热钢隔热层（2）安装在上安装板（11）下表面，所述下耐热钢隔热层（3）安装在下安装板（12）上表面，所述锻造模具（4）的上模和下模分别安装在上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）上，所述上安装板（11）与驱动机构连接，控制锻造模具（4）的开合。
6.根据权利要求5所述的TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：所述上安装板（11）和下安装板（12）内均安装有水冷管道，所述水冷管道内设有冷却液，通过冷却液进行热交换；
7.根据权利要求2所述的TA19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：还包括步骤S10：根据铸造高温合金的应力应变曲线，以TA19钛合金精化机匣锻件成形过程的数值模拟结果作为基础数据，以对精细控制参数进行优化和验证。
...【技术特征摘要】
1.一种ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，包括一个利用模具和锻造设备对工件进行加热锻压的过程，所述的工件放置在所述的模具中，模具安装在所述的锻造设备中，其特征在于：在所述的加热锻压的过程中，在所述的锻造设备与所述的模具之间设置隔热层，利用套设在隔热层外周的环形炉对隔热层进行梯度加热，使隔热层的温度在从锻造设备到模具的方向上逐步提高，在隔热层的温度达到预设温度时，利用锻造设备对工件顺序进行第一阶段锻造、第二阶段锻造和第三阶段锻造；
2.根据权利要求1所述的ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：在所述的加热锻压的过程中，在锻造设备（1）内腔上方和下方均分别安装上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）；在所述上耐热钢隔热层（2）与下耐热钢隔热层（3）之间安装锻造模具（4），所述上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）的外侧面设置有环形炉，用于对上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）进行加热；
3.根据权利要求1所述的ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述上耐热钢隔热层（2）和下耐热钢隔热层（3）的高度均分别为700-900mm；
4.根据权利要求2所述的ta19钛合金前机匣精化锻件的制造方法，其特征在于：所述上耐热钢隔热层（2）从与锻...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆琪，孟庆通，李哲，
申请(专利权)人：宝武特冶钛金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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