一种钛合金环形锻件的锻造成形方法

技术领域

本发明涉及锻造热加工技术领域，尤其涉及一种钛合金环形锻件的锻造成形方法。

技术背景

钛合金环件广泛应用于航空、航天、军工及船舶等领域，是现代化生产设备的重要零部件。产品质量是决定使用寿命的直接因素，随着机械零件加工制造技术的飞速发展，提高钛合金环形锻件的质量和生产效率及降低生产成本有重要意义。

航空航天等领域使用的回转体零部件，如环体锻件，筒形壳体等锻件具有高性能及组织要求，锻件由于壁厚较薄，具有一定高度，生产时需要多火次热加工，而热加工过程中锻件易于变形，现有技术环体锻件成形时常常需要多套模具配合热加工成形，导致生产周期较长和生产成本显著增加，并且在成型过程中，棱角部位与模具间激烈摩擦，可能使得环件两端温度低，变形抗力大，使得锻件材料组织流向不均，各向异性严重，造成最终成形的环件达不到标准要求，产生不合格产品。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明本发明采用一种环形锻件的锻造成形方法，将钛合金坯料经多火次锻造而形成棒坯，将棒坯模锻为中间锻件，对中间锻件进行打孔、线切割获得环坯，在加热条件下通过冲头对环坯进行锻造，获得环形锻件。整个环形锻件加工过程中热加工次数和所用模具数量均减少，使环形锻件变形概率减小的同时，生产周期短，效率高，生产过程成本降低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种钛合金环形锻件的锻造成形方法，包括以下步骤：

S1、对钛合金铸锭进行开坯锻造，得到方坯，对方坯进行改锻，得到棒坯；

S2、将棒坯加热后，进行模锻，获得中间锻件；

S3、对中间锻件进行打孔、线切割，得到环坯；

S4、对环坯进行加热后，给冲头施加力，通过冲头对环坯进行锻造，获得环形锻件。

优选地，S1中所述开坯锻造包括镦粗、拔长，所述方坯的改锻包括滚圆、摔圆。

优选地，S1中对所述钛合金铸锭进行1～7火次开坯锻造，对所述方坯进行1～7火次改锻。

优选地，S1中所述开坯锻造的温度为850℃～1300℃，保温系数为0.3～1.4，锻造比为0.8～3.5。

优选地，S1中对所述方坯进行改锻的温度为相变点以下5～60℃。

优选地，S2中所述棒坯模锻的温度为850℃～1100℃，保温系数为0.3～1.4。

优选地，S2中所述棒坯模锻过程中，对棒坯施加的作用力为600～5000MN。

优选地，S4中所述冲头对环坯锻造的温度为850℃～1100℃，保温系数为0.3～1.4。

优选地，其特征在于，S4中给冲头施加的力为600～5000MN。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)使用本发明的环件锻造成形方法生产的钛合金锻件，不需要模具进行固定，仅使用上冲头及中间芯杆锻造成形，即可获得所需锻件，使用模具数量少，不需要设计多种模具。

(2)本发明中间锻件到成品锻件即可使用打孔线切割获取中间孔，不需要多次热加工，例如冲孔、扩孔等方法，减少热加工工序的变形概率。

(3)本发明生产环形锻件生产周期短、效率高，成本低。

(4)本发明适用于多种牌号的钛合金环形锻件的锻造。

附图说明

图1为本发明棒坯的制备流程图。

图2为本发明由棒坯制备环形锻件的流程图。

附图标记：1棒坯，2模具，3中间锻件，4环坯，5冲头，6芯杆，7环形锻件

具体实施例

以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参考图1、图2，符合标准GJB2744A-2007，探伤级别为A级，TC21环形锻件的制备方法为：

S1、对钛合金铸锭进行1火次开坯锻造，得到方坯，对方坯进行1火次改锻，得到棒坯；其中开坯锻造加热温度为850℃，保温系数为1.4，锻造比为0.8，开坯锻造的方式为镦粗、拔长；方坯改锻在温度为相变点以下5℃进行，方坯改锻的方式为滚圆、摔圆；棒坯还可按所需规格进行锯切；

S2、对棒坯(1)进行模锻，先将模具(2)置于一平面上，再将加热后的棒坯(1)放置于模具(2)中，对棒坯(1)施加600MN作用力，获得中间锻件(3)；模锻所用棒坯加热温度为850℃，保温系数为1.4。

S3、将中间锻件(3)按所需尺寸进行打孔、线切割，获得圆形环坯(4)；

S4、对环坯(4)进行加热后，将环坯(4)放在一平面上，快锻机钳口将冲头(5)上端夹持，并置于环坯(4)中，给冲头(5)施加600MN作用力，冲头(5)的中间芯杆(6)固定及支撑，使环坯(4)胀开并向下变形一定尺寸而获得异形环形锻件(7)；环坯(4)加热温度为850℃，保温系数为1.4，对锻造成型后的环形锻件(7)进行热处理及后续机加得到成品环件。

实施例2

参考图1、图2，符合标准GJB2744A-2007，探伤级别为A级，TC11环形锻件的制备方法为：

S1、对钛合金铸锭进行7火次开坯锻造，得到方坯，对方坯进行7火次改锻，得到棒坯；其中开坯锻造加热温度为1300℃，保温系数为0.3，锻造比为3.5，开坯锻造的方式为镦粗、拔长；方坯改锻在温度为相变点以下60℃进行，方坯改锻的方式为滚圆、摔圆；棒坯还可按所需规格进行锯切；

S2、对棒坯(1)进行模锻，先将模具(2)置于一平面上，再将加热后的棒坯(1)放置于模具(2)中，对棒坯(1)施加5000MN作用力，获得中间锻件(3)；模锻所用棒坯加热温度为1100℃，保温系数为0.3。

S3、将中间锻件(3)按所需尺寸进行打孔、线切割，获得圆形环坯(4)；

S4、对环坯(4)进行加热后，将环坯(4)放在一平面上，快锻机钳口将冲头(5)上端夹持，并置于环坯(4)中，给冲头(5)施加5000MN作用力，冲头(5)的中间芯杆(6)固定及支撑，使环坯(4)胀开并向下变形一定尺寸而获得异形环形锻件(7)；环坯(4)加热温度为1100℃，保温系数为0.3，对锻造成型后的环形锻件(7)进行热处理及后续机加得到成品环件。

实施例3：

参考图1、图2，符合标准GJB943A-2008，探伤级别为级，TC4环形锻件的制备方法为：

S1、对钛合金铸锭进行3火次开坯锻造，得到方坯，对方坯进行4火次改锻，得到棒坯；其中开坯锻造加热温度为1050℃，保温系数为0.8，锻造比为2.0，开坯锻造的方式为镦粗、拔长；方坯改锻在温度为相变点以下30℃进行，方坯改锻的方式为滚圆、摔圆；棒坯还可按所需规格进行锯切；

S2、对棒坯(1)进行模锻，先将模具(2)置于一平面上，再将加热后的棒坯(1)放置于模具(2)中，对棒坯(1)施加3000MN作用力，获得中间锻件(3)；模锻所用棒坯加热温度为1000℃，保温系数为0.9。

S3、将中间锻件(3)按所需尺寸进行打孔、线切割，获得圆形环坯(4)；

S4、对环坯(4)进行加热后，将环坯(4)放在一平面上，快锻机钳口将冲头(5)上端夹持，并置于环坯(4)中，给冲头(5)施加2000MN作用力，冲头(5)的中间芯杆(6)固定及支撑，使环坯(4)胀开并向下变形一定尺寸而获得异形环形锻件(7)；环坯(4)加热温度为900℃，保温系数为1.0，对锻造成型后的环形锻件(7)进行热处理及后续机加得到成品环件。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。