一种大型钛合金整体框的锻造方法技术

本发明专利技术属于锻造技术领域，涉及一种大型钛合金整体框锻造的方法。本发明专利技术包含以下步骤：步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具；步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致；步骤三，根据步骤一、步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具；步骤四，对坯料进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序；步骤五，对步骤四所形成的预锻件进行等温模锻。本发明专利技术通过上述方法实现锤上预锻和等温锻造的有机结合，缩短了锻造周期，由等温锻造5～7个火次减少到2个火次。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锻造领域，涉及。技术背景大型钛合金锻件一般是指重量超过50kg、外径在500mm以外的锻件。随着科技的高速发展，大型或超大型钛合金整体框等温精锻件的需求越来越多。而多数此类锻件一般有高筋多、腹板薄、投影面积大等结构特征。若直接采用等温锻的成型方式，需要5 7火完成，且每火后均要铣毛边，生产周期长(仅模具升、降温就需要8天的时间)，1个锻件等温锻造周期需要12天时间；这不仅造成了设备、人员消耗，也降低了模具的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出，缩短产品的锻造周期，提高成型率，提高模具的使用寿命。本专利技术的基本思路是通过采用锤上预锻和等温终锻结合的方法，来解决上述技术问题。本专利技术具体包含以下步骤步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具；步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致；步骤三，根据步骤一、步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具；步骤四对坯料进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序；步骤五对步骤四所形成的预锻件进行等温模锻。根据以上所述的锻造方法，在步骤四中，后续工序铣毛边可以过铣1 2mm。本专利技术通过上述方法实现锤上预锻和等温锻造的有机结合，缩短了锻造周期，由等温锻造的5 7个火次减少至2个火次，提高了生产效率，降低了生产成本。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具。分析零件图，包括产品零件外廓尺寸，投影面积、最小/最大厚度、筋高和筋宽等结构特征。根据零件特点和尺寸，我们确定锻件余量，余量比常规模锻小30% 50%。按此方案制作锻件数模。根据锻件数模做模具数模，模具材料为高温合金，锻件材料为钛合金，根据这两种材料在不同温度下的线膨胀系数，分别确定锻件和模具的收缩率，最终计算出热锻件数模和模具型腔尺寸，设计模具。步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致。分析终锻图，确定预锻件设计方案。为满足最终锻件的组织和性能要求，预锻荒形在进行等温锻造时，我们选取锻件变形量控制在30% 40%，用以下公式计算得出预锻件垂直尺寸余量L = hX (l+k)-h式中L-预锻件垂直尺寸余量；h-终锻件厚度尺寸；k-锻件在等温锻时的变形量。为了保证能顺利的将荒形放入型腔中，预锻我们采用闭式模锻，分模面为曲面，制作出预锻件数模。锤上锻造模具材料选5CrMM0，锻件材料钛合金，确定锻件收缩率。最终计算出模具型腔尺寸，设计模具。步骤三，根据步骤一和步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具。按照产品设计图制作模具。步骤四进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序。a)喷涂防护润滑剂将干净坯料置于100 150°C的电炉中预热10 20分钟，出炉喷涂润滑剂，涂层要均勻。b)采用电炉加热并保温。c)用630KJ对击锤锻造，锻前预热模具。锻造技术要求坯料转移时间彡40s ；预锻时将坯料放正，先轻击1 2锤，再重击成型；终锻温度彡SOO0C ；冷却方式为空冷。d)后续工序铣毛边，最后一火次过铣毛边1 2mm ；将棱角及过铣处打磨圆滑， 并将锻件全部抛光。步骤五，对预锻件进行等温锻造，包含以下程序a)喷涂防护润滑剂喷涂前用温热的洗衣粉水将毛坯擦洗干净；预热毛坯，喷涂润滑剂；涂层厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥。b)采用电炉加热并保温；c)等温锻造设备采用压力机将模具安装在设备上，用电炉对模具进行加热。d)等温模锻技术要求坯料转移时间< 30秒；将加热好的坯料放入预热到温的模具中进行锻压，锻造时利用计算机系统控制锻造速率及锻件垂直尺寸；使用空冷方式对锻件进行冷却。重复步骤五1 2次。以下结合实施例对具体实施方式进行说明。案例1 锻件材料:TA15 ；相变点9880C ；数量4件。步骤一根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具。分析零件图产品零件外廓尺寸为1007X1096. 5mm，投影面积为0. 38m2，腹板厚 1.8 6mm，最大厚度160mm，18个横筋高20mm，宽2mm。产品要求等温精锻件。根据这些特点我们确定锻件余量单边为4 5mm，产品出模角为外3°，内5°。制作锻件数模。根据锻件图做模具图，模具材料为高温合金，锻件材料为钛合金，根据这两种材料在锻造温度下的线膨胀系数，分别确定锻件和模具的收缩率，最终确定模具型腔尺寸为锻件的 99. 66%。步骤二设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致。分析终锻图，确定预锻件设计方案，锻件水平方向单边余量3mm ；由公式L = hX (l+k)-h计算并选取垂直尺寸余量为5mm(式中L为预锻件垂直尺寸余量；h为终锻件厚度尺寸12. 5 16mm ；k为锻件在等温锻时的变形量30% 40% )。锻件采用闭式模锻， 分模面为曲面，制作出预锻件数模。锤上锻造模具材料选5CrNiMo，TA15锻造温度为T β (相变点)下30 50°C，模具预热温度为200 350°C，根据这两种材料不同温度的热膨胀系数，确定锻件收缩率为100.7%，即模具型腔尺寸为锻件的100.7%。设计模具图。步骤三根据步骤一和步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具。按照产品设计图制作模具。步骤四进行锤上预锻。包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序。a)喷涂防护润滑剂将干净坯料置于150°C的电炉中预热20分钟，出炉喷涂润滑剂，涂层要均勻，涂后标刻原有标记。b)电炉加热，加热温度958 °C，保温70分钟。c)锻造采用630KJ对击锤，锻造前模具预热时间为12h，锻造技术要求坯料转移时间20 35 ；预锻时将坯料放正，先轻击2锤，再重击成型；终锻温度为805 812°C ；冷却方式为空冷。d)后续工序铣毛边，最后一火次过铣毛边1 2mm ；将棱角及过铣处打磨圆滑， 并将锻件全部抛光。步骤五，对预锻件进行等温锻造，包含以下程序a)喷涂防护润滑剂喷涂前用温热的洗衣粉水将毛坯擦洗干净；毛坯在150°C炉温中加热lOmin，出炉用喷壶喷涂，涂层厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥；润滑剂选用KBC-12。b)电炉加热，锻件加热温度958°C，保温70分钟；c)等温锻造采用10000吨油压机将模具安装在设备上，用环形电阻炉对模具进行加热；d)等温模锻技术要求坯料转移时间2 ；将加热好的坯料放入预热到温的模具中进行锻压，锻造时利用计算机系统控制锻造速率及锻件垂直尺寸。锻压参数设定根据受压面积及充满程度不同各火次压力不同，最大设定为4000吨；锻造速率(设备横梁速度) 0. 001 0. 005mm/s ；第一火压制坯料，使坯料整体与模具接触；压下量10. Omm ；第二火 压下量5. Omm ；锻件冷却为空冷方式。重复步骤五1次。权利要求1.，其特征为，所述方法包含锤上预锻和等温锻终锻，具体包括以下步骤步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具； 步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致；步骤三，根据步骤一、步骤二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，唐军，黄之益，冀胜利，王华，
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：