CN101722259A - 一种飞机用tc11钛合金模锻支架的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞机用TC11钛合金模锻支架的制造方法领域，其特征在于：飞机用TC11钛合金模锻支架的制造过程的具体制造步骤为：选用符合国家标准的TC11钛合金作为坯料，通过计算机3D造模及计算机3D模具开发设计等模具加工技术制造出用于模锻支架模具，通过模锻锤初锻、模锻锤二次锻造及双重退火处理等步骤制成飞机用TC11钛合金模锻支架，采用本发明方法制成的飞机用TC11钛合金模锻支架的机械性能优异，可完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求，促进了中国航空航天和装备制造业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机用TC11钛合金模锻支架的制造方法领域。
背景技术
依重量，目前飞机上约85％的构件系锻件，其中飞机中大量使用的飞机支架多采用钛合金模锻支架，因钛合金模锻支架的尺寸公差要求控制在0.5mm以内，变截面处有流线的要求，没有特殊要求，R角达到5mm。钛合金锻件成份达到宇航标准，高倍达到A3以上；(抗拉强度达到900Mpa以上，屈服强度达到810Mpa以上)，且每个锻件有三个探伤面，并达到AA级探伤要求(探伤截面杂波满足Φ1.2mm——9dB的要求)，材料质量标准符合国家GB/-2007质量标准、美国ASTM质量标准及美国AMS宇航标准的要求。而我国因设备及技术的限制，飞机支架大多采用焊接结构来取代钛合金模锻支架，无法实现整体化，基于模锻设备及模锻技术限制，模锻出的飞机用钛合金模锻支架的质量无法保证，无法完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求，严重制约了中国航空航天和装备制造业的发展。
发明内容
本发明所要解决的是提供一种飞机用TC11钛合金模锻支架的制造方法，通过提高飞机的机械综合性能，来达到有效提高飞机运行的可靠性及使用寿命的目的。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：飞机用TC11钛合金模锻支架的制造过程的具体制造步骤为：
a、选料并机加工，选用经过真空熔炼及开坯锻造后，符合中国国家标准的TC11钛合金作为坯料，采用机械加工方法将坯料加工成与成品飞机用TC11钛合金模锻支架相适应的外部尺寸，制成模锻支架坯料；
b、计算机3D造模，根据需要制作的飞机用钛合金模锻支架的形状、质量、重心及TC11钛合金的材质密度，采用计算机3D造模设计技术，模拟勾划出成品飞机用TC11钛合金模锻支架形状，并模拟勾划出锻造成品飞机用TC11钛合金模锻支架的模具形状。
c、智能制作模锻支架模具，采用计算机3D造模设计技术，运用计算机3D模具开发设计等模具加工技术制造出用于锻制成品飞机用TC11钛合金模锻支架的模锻支架模具；
d、模锻锤初锻，采用打磨方法将模锻支架坯料上的表面缺陷除去，将模锻支架坯料置于电炉内加温至200-250℃，保温一定时间，使得模锻支架坯料内外温度一致，整体热透，随后喷涂FR-11防护润滑剂，待防护润滑剂干后，再涂一层FRM-90脱模剂，待干后将电炉内温度加温至970℃，保温15-30分钟取出模锻支架坯料，立即将模锻支架坯料置于模锻支架模具内进行锻造，锻造过程中所采用的足与计算机智能控制系统相连接的模锻锤，通过智能控制系统控制锻造途径及加工量，锻造速度为2mm/分钟，锻造温度保持在890-970℃，锻造制成模锻支架半成品，其中模锻支架半成品的尺寸与成品飞机用TC11钛合金模锻支架的外形尺寸差不大于+10mm，然后进行喷丸或喷砂，除去模锻支架半成品表面氧化层，打磨飞边，使得飞边平整光滑；
e、模锻锤二次锻造，采用打磨方式，除去模锻支架半成品上的表面缺陷，将模锻支架半成品置于电炉内加温至200-250℃，保温一定时间，使得模锻支架半成品内外温度一致，整体热透，随后喷涂FR-11防护润滑剂，待防护润滑剂干后，再涂一层FRM-90脱模剂，待干后将电炉内温度加温至970℃，保温15-30分钟取出模锻支架半成品，立即置于模锻支架模具内进行锻造，锻造过程中所采用的是与计算机智能控制系统相连接的模锻锤，通过智能控制系统控制锻造过程，锻造温度保持在890-970℃，锻造速度为0.5mm/分钟，精锻成型，趁热在冲床上以模具冲击飞边，使得飞边平整光滑；
f、双重退火处理，将制成的模锻支架进行首次退火处理，退火温度为850℃±10℃，保温1.5小时，空冷；随后进行二次退火处理，退火温度为530℃±5℃，保温6小时，空冷；
g、精整，将模锻支架经过整体化学腐蚀，其中表面腐蚀的蚀去量至少为0.5mm，经机加工和精抛光后制成成品飞机用TC11钛合金模锻支架；
h、检查，从每批制成的成品飞机用TC11钛合金模锻支架中随机抽取一定量的成品飞机用TC11钛合金模锻支架进行剖切留取试料，进行理化分析，其中硬度作100％检查，HRC：36---39，金相要求作低倍组织、流线和高倍组织检查，成品飞机用TC11钛合金模锻支架的抗拉强度达到1080Mpa，屈服强度达到900Mpa，低倍组织流线完整，经检验合格后入库待用；
其中模锻支架模具可采用K403镍基铸造高温合金制作；
在采用步骤d和e进行锻造前，可在模锻支架模具下置放单体式电阻丝加热器，将模锻支架模具加热至一定温度后进行锻造，加热温度与锻造温度差低于20℃。
其中模锻支架模具下设置有底板，单体式电阻丝加热器置于底板下，底板上的模锻支架模具可以更换；
本发明的有益效果：采用本发明制成的飞机用TC11钛合金模锻支架的机械性能优异，可完全满足大型飞机对综合性能、可靠性和寿命的要求，促进了中国航空航天和装备制造业的发展。
附图说明
图1飞机用TC11钛合金模锻支架实施例结构示意图；
图2图1中飞机用TC11钛合金模锻支架实施例的左视图；
图3图1中飞机用TC11钛合金模锻支架实施例的右视图；
图4图1中飞机用TC11钛合金模锻支架的A-A向剖视图；
图中1.底板；2.肋板；3.支架；4.支撑隔断；5.凹槽；
具体实施方式
下面结合实施例附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述：
图1至图4所示的是一种飞机用TC11钛合金模锻支架的实施例，其主要由底板、肋板、支架、支撑隔断及凹台构成，具体制造步骤为：
a、选料并机加工，选用经过真空熔炼及开坯锻造后，符合国家标准的TC11钛合金作为坯料，采用机械加工方法将坯料加工成与成品飞机用TC11钛合金模锻支架相适应的外部尺寸，制成模锻支架坯料，图中所示模锻支架实施例的外形最大尺寸为350×110×500mm，选用的坯料为450×180×600mm的TC11钛合金板料，采用机械加工后制成与成品飞机用TC11钛合金模锻支架相适应的外部尺寸，其中各部位的尺寸比成品飞机用TC11钛合金模锻支架的各相应部位的外形尺寸约大20mm；
b、计算机3D造模，根据需要制作的飞机用钛合金模锻支架的形状、质量、重心及TC11钛合金的材质密度，采用计算机3D造模设计技术，模拟勾划出成品飞机用TC11钛合金模锻支架形状，并模拟勾划出锻造成品飞机用TC11钛合金模锻支架的模具形状；
c、智能制作模锻支架模具，采用计算机3D造模设计技术，运用计算机3D模具开发设计等模具加工技术制造出用于锻制成品飞机用TC11钛合金模锻支架的模锻支架模具；
d、模锻锤初锻，采用打磨方法将模锻支架坯料上的表面缺陷除去，将模锻支架坯料置于电炉内加温至200-250℃，保温一定时间，使得模锻支架坯料内外温度一致，整体热透，随后喷涂FR-11防护润滑剂，待防护润滑剂干后，再涂一层FRM-90脱模剂，待干后将电炉内温度加温至970℃，保温15-30分钟取出模锻支架坯料，立即将模锻支架坯料置于模锻支架模具内进行锻造，锻造过程中所采用的是与计算机智能控制系统相连接的模锻锤，通过智能控制系统控制锻造途径及加工量，锻造速度为2mm/分钟，锻造温度保持在890-970℃，锻造制成模锻支架半成品，其中模锻支架半成品的尺寸与成品飞机用TC11钛合金模锻支架的外形尺寸差不大于+10mm，然后进行喷丸或喷砂，除去模锻支架半成品表面氧化层，打磨飞边，使得飞边平整光滑，如图中所示实施例，经初锻后，模锻支架半成品其中各部位的尺寸比成品飞机用TC11钛合金模锻支架的各相应部位的外形尺寸大8mm；
e、模锻锤二次锻造，采用打磨方式，除去模锻支架半成品上的表面缺陷，将模锻支架半成品置于电炉内加温至200-250℃，保温一定时间，使得模锻支架半成品内外温度一致，整体热透，随后喷涂FR-11防护润滑剂，待防护润滑剂干后，再涂一层FRM-90脱模剂，待干后将电炉内温度加温至970℃，保温15-30分钟取出模锻支架半成品，立即置于模锻支架模具内进行锻造，锻造过程中所采用的是与计算机智能控制系统相连接的模锻锤，通过智能控制系统控制锻造过程，锻造温度保持在890-970℃，锻造速度为0.5mm/分钟，精锻成型，趁热在冲床上以模具冲击飞边，使得飞边平整光滑，如图中所示实施例，经初锻后，模锻支架半成品其中各部位的尺寸与成品飞机用TC11钛合金模锻支架的各相应部位的外形尺寸相当，余量为+1mm；
f、双重退火处理，将制成的模锻支架进行首次退火处理，退火温度为850℃±10℃，保温1.5小时，空冷；随后进行二次退火处理，退火温度为530℃±5℃，保温6小时，空冷；
g、精整，将模锻支架经过整体化学腐蚀，其中表面腐蚀的蚀去量至少为0.5mm，经机加工和精抛光后制成成品飞机用TC11钛合金模锻支架，如图中所示实施例，将模锻支架经过整体化学腐蚀的表面腐蚀的蚀去量为0.6mm，经机加工和精抛光后制成成品飞机用TC11钛合金模锻支架；
h、检查，从每批制成的成品飞机用TC11钛合金模锻支架中随机抽取一定量的成品飞机用TC11钛合金模锻支架进行剖切留取试料，进行理化分析，其中硬度作100％检查，HRC：36---39，金相要求作低倍组织、流线和高倍组织检查，成品飞机用TC11钛合金模锻支架的抗拉强度达到1080Mpa，屈服强度达到900Mpa，低倍组织流线完整，经检验合格后入库待用；
Claims (3)
1.一种飞机用TC11钛合金模锻支架的制造方法，其特征在于，飞机用TC11钛合金模锻支架的具体制造步骤是：
a、选料并机加工，选用经过真空熔炼及开坯锻造后，符合中国国家标准的TC11钛合金作为坯料，采用机械加工方法将坯料加工成与成品飞机用TC11钛合金模锻支架相适应的外部尺寸，制成模锻支架坯料；
b、计算机3D造模，根据需要制作的飞机用钛合金模锻支架的形状、质量、重心及TC11钛合金的材质密度，采用计算机3D造模设计技术，模拟勾划出成品飞机用TC11钛合金模锻支架形状，并模拟勾划出锻造成品飞机用TC11钛合金模锻支架的模具形状；
c、智能制作模锻支架模具，采用计算机3D造模设计技术，运用计算机3D模具开发设计等模具加工技术制造出用于锻制成品飞机用TC11钛合金模锻支架的模锻支架模具；
d、模锻锤初锻，采用打磨方法将模锻支架坯料上的表面缺陷除去，将模锻支架坯料置于电炉内加温至200-250℃，保温一定时间，使得模锻支架坯料内外温度一致，整体热透，随后喷涂FR-11防护润滑剂，待防护润滑剂干后，再涂一层FRM-90脱模剂，待干后将电炉内温度加温至970℃，保温15-30分钟取出模锻支架坯料，立即将模锻支架坯料置于模锻支架模具内进行锻造，锻造过程中所采用的是与计算机智能控制系统相连接的模锻锤，通过智能控制系统控制锻造途径及加工量，锻造速度为2mm/分钟，锻造温度保持在890-970℃，锻造制成模锻支架半成品，其中模锻支架半成品的尺寸与成品飞机用TC11钛合金模锻支架的外形尺寸差不大于+10mm，然后进行喷丸或喷砂，除去模锻支架半成品表面氧化层，打磨飞边，使得飞边平整光滑；
e、模锻锤二次锻造，采用打磨方式，除去模锻支架半成品上的表面缺陷，将模锻支架半成品置于电炉内加温至200-250℃，保温一定时间，使得模锻支架半成品内外温度一致，整体热透，随后喷涂FR-11防护润滑剂，待防护润滑剂干后，再涂一层FRM-90脱模剂，待干后将电炉内温度加温至970℃，保温15-30分钟取出模锻支架半成品，立即置于模锻支架模具内进行锻造，锻造过程中所采用的是与计算机智能控制系统相连接的模锻锤，通过智能控制系统控制锻造过程，锻造温度保持在890-970℃，锻造速度为0.5mm/分钟，精锻成型，趁热在冲床上以模具冲击飞边，使得飞边平整光滑；
f、双重退火处理，将制成的模锻支架进行首次退火处理，退火温度为850℃±10℃，保温1.5小时，空冷；随后进行二次退火处理，退火温度为530℃±5℃，保温6小时，空冷；
g、精整，将模锻支架经过整体化学腐蚀，其中表面腐蚀的蚀去量至少为0.5mm，经机加工和精抛光后制成成品飞机用TC11钛合金模锻支架；
h、检查，从每批制成的成品飞机用TC11钛合金模锻支架中随机抽取一定量的成品飞机用TC11钛合金模锻支架进行剖切留取试料，进行理化分析，其中硬度作100％检查，HRC：36---39，金相要求作低倍组织、流线和高倍组织检查，成品飞机用TC11钛合金模锻支架的抗拉强度达到1080Mpa，屈服强度达到900Mpa，低倍组织流线完整，经检验合格后入库待用；
2.根据权利要求1所述飞机用TC11钛合金模锻支架的制造方法，其特征在于，其中步骤c中模锻支架模具可采用K403镍基铸造高温合金制作；
3.根据权利要求1或2所述飞机用TC11钛合金模锻支架的制造方法，其特征在于，在采用步骤d和e进行锻造前，可在模锻支架模具下置放单体式电阻丝加热器，将模锻支架模具加热至一定温度后进行锻造，加热温度与锻造温度差低于20℃。
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