CN101618499B - 一种消除辊轧叶片咬口粗晶的方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，采用等比例余量设计叶片叶身加放，棒料经过挤压直接形成预锻坯，预锻坯进行终锻、固溶处理后得到叶片毛料，利用冷锻模在叶片毛料轧制前对叶片榫头及叶片榫头与叶身转接R处增加冷锻，冷锻后毛料直接进行冷辊轧。本发明提供的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，可一次轧至无余量叶片，且叶片锻件叶身、转接R处、榫头晶粒度满足标准要求，且晶粒均匀一致，转接R处无异常粗晶带。
Description
技术领域
本发明属于叶片辊轧领域。
背景技术
在叶片辊轧过程中，叶片榫头与转接R处不同程度地存在有异常粗晶现象，这是传统的热模锻制坯后直接进行叶身冷辊轧制造工艺所无法避免的技术问题，该部位的晶粒粗大将会使叶片的性能受到影响。因此迫切需要一种新的工艺，使得叶片在辊轧时不会出现“咬口粗晶”，从而达到提高叶片叶身、榫头及转接R处的组织均匀性，提高叶片的振动疲劳强度和使用可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，可将叶片一次冷轧至无余量。
本发明提供一种消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，叶片叶身采用等比例余量设计，棒料经过挤压直接形成预锻坯，预锻坯进行终锻、固溶处理后得到叶片毛料，利用冷锻模在叶片毛料轧制前对叶片榫头及叶片榫头与叶身转接R处增加冷锻，冷锻后毛料直接进行冷辊轧。
本发明提供的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，预锻坯叶身采用菱形设计，用分瓣膜进行挤压，在冲床上挤压成型。
本发明提供的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，在终锻后对叶身进行冷切边。
本发明提供的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，在冷锻前对叶身边缘施加冷校正。
本发明提供的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，所述冷锻模除在榫头基准处有定位外，其余部位基本是敞开式的。
本发明提供的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，叶片可一次轧至无余量，且叶片锻件叶身、转接R处、榫头晶粒度均满足标准要求，且晶粒均匀一致，转接R处无异常粗晶带。
附图说明
图1为冷锻变形量为5％时的榫头部位组织图100×放大
图2为冷锻变形量为5％时的转接R处组织图100×放大
图3为冷锻变形量为5％时的转接R处组织图25×
图4为冷锻变形量为10％时的榫头部位组织图100×放大
图5为冷锻变形量为10％时的转接R处组织图100×放大
图6为冷锻变形量为10％时的转接R处组织图25×
图7为冷锻变形量为15％时的榫头部位组织图100×放大
图8为冷锻变形量为15％时的转接R处组织图100×放大
图9为冷锻变形量为15％时的转接R处组织图25×
图10为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后纵向榫头部位组织图100×放大
图11为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后纵向转接R处组织图100×放大
图12为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后纵向叶身组织图100×放大
图13为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后纵向转接R处组织图25×
图14为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后横向叶身进气边部位组织图，100×放大
图15为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后横向叶身中间组织图100×放大
图16为冷锻变形量15％时的叶片辊轧后横向叶身排气边组织图100×放大
具体实施方式
以材料为GH150合金5级整流叶片为载体，叶片锻件采用等比例余量方法进行设计。工艺路线为挤压预锻坯→终锻→切边→固溶→冷校正叶身边缘→固溶→冷锻榫头及转接R处(变形量10％～15％)→辊轧。
1)预锻模的设计：预锻采用叶身菱形设计，采用在160吨冲床上挤压成形，挤压加热温度1130℃。冲床滑块行程次数为32次/分，滑块行程为160mm，挤压模为分瓣模。预锻到终锻叶身的变形量为50％，榫头的变形量为16％。榫头与叶身转接R是金属流动最剧烈的地方，在R处焊接了铸造高温合金，增强此处的耐磨性。
2)冷锻模的设计：在确定冷变形量为10％-15％的基础上设计冷锻模，叶身的设计要考虑解决咬口粗晶的问题，叶根大约咬口处(靠近榫头内缘面1.7mm)设定一个截面为A1，终锻件设计时，此A1截面单面增厚0.20mm，使得终锻到冷锻时变形量为15％(冷锻后叶片A1截面的Cmax为2.04mm)。其余各截面终锻件与冷锻件型面座标值不变化。
榫头的设计：要解决咬口处的粗晶，给咬口处施加预冷变形量，但同时榫头也会变形，因此，设计冷锻模时，还要考虑榫头及榫头与叶身转接的整体变形，此变形量也要避开临界变形区。榫头的冷变形量为15％(从 终锻件的榫头厚度10.6压至冷锻件的8)，榫头与叶身的转接R终锻设计成R3，冷锻模设计成R1.5。
3)冷校形模的设计：考虑热加工时叶身金属的流动性，及材料冷加工性，设计了一套冷校形模进行叶身边缘的减薄，把边缘直径压成0.4-0.5mm。
4)冷锻变形量对组织的影响：进行了5％、10％、15％三种变形量的对比试验，冷锻后按叶片辊轧后热处理制度进行处理：650℃装炉，升温至1040℃±10℃，保温40分，空冷；时效：780℃±10℃，保温5h，空冷，650℃±10℃，保温16h，空冷。热处理后进行金相组织分析。
从对比试验可以看出，变形量为5％时，榫头为2-3级粗晶，转接R处有个别晶粒达到3级，而冷变形量达到10％、15％时，榫头与转接R处的晶粒为5-6级。其组织图见下图1-图9。
将进行了15％的冷锻变形量的叶片直接交付叶片厂辊轧，叶片1次冷辊轧至无余量，然后进行热处理：650℃装炉，升温至1040℃±10℃，保温40分，空冷；时效：780℃±10℃，保温5h，空冷，650℃±10℃，保温16h，空冷。从轧后叶片的进、排气边、中部组织检查及榫头、转接R处来看，叶片的叶身、榫头、转接R处的晶粒比较均匀一致，达到了消除咬口粗晶的目的。轧后叶片组织图见图10-图16。
Claims (5)
1.一种消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，其特征在于：叶片叶身采用等比例余量设计，棒料经过挤压直接形成预锻坯，预锻坯进行终锻、固溶处理后得到叶片毛料，利用冷锻模在叶片毛料轧制前对叶片榫头及叶片榫头与叶身转接R处增加冷锻，冷锻后毛料直接进行冷辊轧。
2.按照权利要求1所述的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，其特征在于：预锻坯叶身采用菱形设计，用分瓣膜进行挤压，在冲床上挤压成型。
3.按照权利要求1或2所述的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，其特征在于：在终锻后对叶身进行冷切边。
4.按照权利要求3所述的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，其特征在于：在冷锻前对叶身边缘施加冷校正。
5.按照权利要求1、2或4所述的消除辊轧叶片咬口粗晶的方法，其特征在于：所述冷锻模除在榫头基准处有定位外，其余部位是敞开式的。
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