CN101791671A - 一种钛合金叶片精密成形锻造方法 - Google Patents
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一种钛合金叶片精密成形锻造方法，包括精锻和切边，精锻步骤为：(1)经过预锻的叶片锻件表面涂覆玻璃润滑剂，然后将叶片锻件加热至成形温度，保温15～30min；(2)在模具上涂覆模具润滑剂，将上下模具分别放在上下模座上，将叶片锻件置于上下模具中；(3)通过螺旋压力机将叶片锻件按尺寸要求锻造；所述的切边步骤为：将精锻完成的叶片锻件置于切边模具中，在室温条件下对叶片锻件进行切边。本发明的锻造方法具有原材料消耗少、获得的叶片综合性能好、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种钛合金叶片精密成形锻造方法。
背景技术
钛合金叶片的制备包括制坯、预锻、终锻以及后期加工，精锻一般是通过曲柄压力机成形的，整个叶片叶身及榫头留有1～2.5mm的余量，叶片的错移一般在0.3～0.8mm之间，成形过程中叶片的波动性比较大，锻造之后还需要通过数控加工、抛光等工序达到设计要求，这种方法使加工的叶片容易变形，材料利用率也比较低，制造周期长，制造成本高，对于要求比较高的航空设备，上述方法制备的叶片往往不能达到综合性能要求。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种钛合金叶片精密成形锻造方法，目的在于通过改变模具的结构，选用合适的润滑剂以及采用精密的终锻方式，是叶片在终锻过程中达到精密成形的效果。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、精锻：(1)在经过预锻的叶片锻件表面涂覆玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.3～0.5mm，然后将叶片锻件加热至成形温度，保温15～30min。
(2)在模具上涂覆模具润滑剂，将上下模具分别放在上下模座上，将叶片锻件置于上下模具中，其中模具的叶身型面两侧设有两个反向弧段，进气边的反向弧段从叶片锻件的进气边内3～5mm处开始，到进气边延伸出2～3mm的模具叶身型面处结束，排气边的反向弧段从叶片锻件的排气边内3～5mm处开始，到排气边延伸处2～3mm的模具叶身型面处结束。所述的反向弧段是指：模具叶身型面其余部分为与叶片叶身同弯曲方向相同的弧面，而反向弧段是与叶片叶身弯曲方向相反的弧面。
锻造时通过承击垫板调节锻造精度，承击垫板的设置方法为：在上下模具之间设置承击垫板，承击垫板与下模具固定在一起，当锻造开始时，承击垫板的上端面与上模具之间有间隙，当叶片毛坯尺寸达到要求时，承击垫板的上端面与上模具接触，此时液压机在承击垫板的抗力作用下减缓下行速度，承击垫板分担了锻造设备的压力，叶片毛坯不再受压变形，进而保证了叶片的精度。承击垫板上端面与上模具之间的间隙尺寸精度为0.01～0.08mm。
(3)通过螺旋压力机将叶片锻件按尺寸要求锻造。
2、切边：将精锻完成的叶片锻件置于切边模具中，精切模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同，叶身型面与托料定位块的上端面接触。在室温条件下对叶片锻件进行切边，切边时被切除的部分位于托料定位块外侧，托料定位块能够防止切边时产生的变形。
上述的玻璃润滑剂为ACHENSON浆料与异丙醇按体积比1∶1.5～4混合均匀后配制而成。
上述的模具润滑剂为ACHENSON石墨乳与水按体积比1∶3～5混合均匀后配制而成。
上述的承击垫板材质为5CrNiMo或H13。
本发明的方法通过设计新的精锻模具结构，达到锻造时金属流动的均匀性和连续性，采用导柱导套精密导向、阴模组合结构，达到模具与叶片之间间隙可调的效果，解决了叶片切边时出现变形的问题。选用的模具润滑剂和叶片润滑剂一方面防止了叶片坯料高温时被氧化，另一方面在叶片坯料变形时，能够完成润滑作用。本发明的锻造方法具有原材料消耗少、获得的叶片综合性能好、使用寿命长等优点。
附图说明
图1为本发明实施例中采用的精锻模具与叶片锻件配合方式剖面结构示意图；
图2为本发明实施例中的精切模具剖面结构示意图；
图3为承击垫板、下模具和模座装配结构示意图；
图4为常规锻造方法获得的有余量的叶片照片图；
图5为本发明的方法制备的无余量的叶片照片图；
图中1、叶片锻件，2、进气边，3、排气边，4、排气边反向弧段起始处，5、排气边反向弧段结束处，6、进气边反向弧段起始处，7、进气边反向弧段结束处，8、固定轴，9、阳模，10、阴模，11、上模板，12、下模板，13、导柱，14导套，15、限位挡块，16、托料定位块，17、承击垫板。
具体实施方式
本发明实施例中叶片锻件的变形温度为叶片锻件相变点以下30～50℃。
本发明实施例中采用的ACHENSON浆料牌号为ACHENSON349。
本发明实施例中承击垫板的设置方式为：在上下模具之间设置承击垫板，承击垫板与下模具固定在一起，当锻造开始时，承击垫板的上端面与上模具之间有间隙，当叶片毛坯尺寸达到要求时，承击垫板的上端面与上模具接触，承击垫板上端面与上模具之间的间隙尺寸精度为0.01～0.08mm。
本发明实施例中限位挡块的设置方法为：阴模放入下模块后，将四个限位挡块设置在阴模四周，限位挡块与阴模紧密接触，然后将限位挡块通过螺栓固定在下模块上。
本发明实施例中导柱和导套的设置方法为：将导柱和导套设置在上下模块之间，按矩形结构设置。
本发明实施例中托料定位块的材质与阴模材质相同。
实施例1
在经过预锻的叶片锻件表面涂覆玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.3mm，然后将叶片锻件加热至叶片锻件相变点以下50℃，保温15min。
在下模具上用螺栓固定承击垫板，在模具上涂覆模具润滑剂，将上下模具分别放在上下模座上，将叶片锻件置于上下模具中，其中模具的叶身型面两侧设有两个反向弧段，进气边的反向弧段从叶片锻件的进气边内5mm处开始，到进气边延伸出3mm的模具叶身型面处结束，排气边的反向弧段从叶片锻件的排气边内5mm处开始，到排气边延伸处3mm的模具叶身型面处结束。承击垫板上端面与上模具之间的间隙尺寸精度为0.01mm。
通过螺旋压力机将叶片锻件按尺寸要求锻造。
将精锻完成的叶片锻件置于切边模具中，精切模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同。在室温条件下对叶片锻件进行切边。
上述的玻璃润滑剂为ACHENSON浆料与异丙醇按体积比1∶1.5混合均匀后配制而成。
上述的模具润滑剂为ACHENSON石墨乳与水按体积比1∶5混合均匀后配制而成。
上述的承击垫板材质为H13。
实施例2
在经过预锻的叶片锻件表面涂覆玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.4mm，然后将叶片锻件加热至叶片锻件相变点以下40℃，保温25min。
在下模具上用螺栓固定承击垫板，在模具上涂覆模具润滑剂，将上下模具分别放在上下模座上，将叶片锻件置于上下模具中，其中模具的叶身型面两侧设有两个反向弧段，进气边的反向弧段从叶片锻件的进气边内4mm处开始，到进气边延伸出3mm的模具叶身型面处结束，排气边的反向弧段从叶片锻件的排气边内4mm处开始，到排气边延伸处3mm的模具叶身型面处结束。承击垫板上端面与上模具之间的间隙尺寸精度为0.05mm。
通过螺旋压力机将叶片锻件按尺寸要求锻造。
将精锻完成的叶片锻件置于切边模具中，精切模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同。在室温条件下对叶片锻件进行切边。
上述的玻璃润滑剂为ACHENSON浆料与异丙醇按体积比1∶2混合均匀后配制而成。
上述的模具润滑剂为ACHENSON石墨乳与水按体积比1∶4混合均匀后配制而成。
上述的承击垫板材质为5CrNiMo。
实施例3
在经过预锻的叶片锻件表面涂覆玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.5mm，然后将叶片锻件加热至叶片锻件相变点以下30℃，保温30min。
在下模具上用螺栓固定承击垫板，在模具上涂覆模具润滑剂，将上下模具分别放在上下模座上，将叶片锻件置于上下模具中，其中模具的叶身型面两侧设有两个反向弧段，进气边的反向弧段从叶片锻件的进气边内3mm处开始，到进气边延伸出2mm的模具叶身型面处结束，排气边的反向弧段从叶片锻件的排气边内3mm处开始，到排气边延伸处2mm的模具叶身型面处结束。承击垫板上端面与上模具之间的间隙尺寸精度为0.08mm。
通过螺旋压力机将叶片锻件按尺寸要求锻造。
将精锻完成的叶片锻件置于切边模具中，精切模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同。在室温条件下对叶片锻件进行切边。
上述的玻璃润滑剂为ACHENSON浆料与异丙醇按体积比1∶4混合均匀后配制而成。
上述的模具润滑剂为ACHENSON石墨乳与水按体积比1∶3混合均匀后配制而成。
上述的承击垫板材质为5CrNiMo。
Claims (7)
1.一种钛合金叶片精密成形锻造方法，包括精锻和切边，其特征在于所述的精锻按以下步骤进行：
(1)经过预锻的叶片锻件表面涂覆玻璃润滑剂，玻璃润滑剂的厚度为0.3～0.5mm，然后将叶片锻件加热至成形温度，保温15～30min；
(2)在模具上涂覆模具润滑剂，将上下模具分别放在上下模座上，将叶片锻件置于上下模具中；
(3)通过螺旋压力机将叶片锻件按尺寸要求锻造；
所述的切边步骤为：将精锻完成的叶片锻件置于切边模具中，在室温条件下对叶片锻件进行切边。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金叶片精密成形锻造方法，其特征在于所述的模具的叶身型面两侧设有两个反向弧段，进气边的反向弧段从叶片锻件的进气边内3～5mm处开始，到进气边延伸出2～3mm的模具叶身型面处结束，排气边的反向弧段从叶片锻件的排气边内3～5mm处开始，到排气边延伸处2～3mm的模具叶身型面处结束。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金叶片精密成形锻造方法，其特征在于所述的精切模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金叶片精密成形锻造方法，其特征在于所述的上下模具之间设置承击垫板，承击垫板与下模具固定在一起，当锻造开始时，承击垫板的上端面与上模具之间有间隙，当叶片毛坯尺寸达到要求时，承击垫板的上端面与上模具接触。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金叶片精密成形锻造方法，其特征在于所述的玻璃润滑剂为ACHENSON浆料与异丙醇按体积比1∶1.5～4混合均匀后配制而成。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金叶片精密成形锻造方法，其特征在于所述的模具润滑剂为ACHENSON石墨乳与水按体积比1∶3～5混合均匀后配制而成。
7.根据权利要求4所述的一种钛合金叶片精密成形锻造方法，其特征在于所述的承击垫板材质为5CrNiMo或H13。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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