CN102121085A - 一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法 - Google Patents

一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102121085A
CN102121085A CN 201110023179 CN201110023179A CN102121085A CN 102121085 A CN102121085 A CN 102121085A CN 201110023179 CN201110023179 CN 201110023179 CN 201110023179 A CN201110023179 A CN 201110023179A CN 102121085 A CN102121085 A CN 102121085A
Authority
CN
China
Prior art keywords
forging
titanium alloy
cushion block
thin web
web plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201110023179
Other languages
English (en)
Other versions
CN102121085B (zh
Inventor
姚泽坤
郭鸿镇
虢迎光
何森虎
赵张龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201110023179A priority Critical patent/CN102121085B/zh
Publication of CN102121085A publication Critical patent/CN102121085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102121085B publication Critical patent/CN102121085B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，技术特征在于：将等温精密锻件从高温锻造模具中取出后悬挂支架空冷，在热处理入炉前，将有翘曲的锻件平置在垫板上，在锻件与垫板之间用垫块垫实，若锻件底面是平行等高的，垫块的高度是一致的，如锻件底面有高度落差，垫块高度有同等的落差；采用本方法使得各截面面积不等的大型复杂钛合金飞机结构件等温锻造后冷却、热处理后冷却过程中的热量均匀发散，锻件翘曲处在热处理过程中压平，该工艺简单易行，费用低廉。

Description

一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法
技术领域
本发明涉及一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，属金属热加工工艺。
背景技术
近十余年，随着等温近净成形技术的发展，越来越多地大型整体钛合金结构件采用等温锻造技术进行生产，由于飞机结构件大多具有形状复杂，筋高腹板薄的特点，在锻造过程中各处金属变形与流动量不一致，遗留了部分加工应力；在冷却过程中，由于锻件本身各截面厚度不同，同时受摆放方式的影响，各处散热系数也不同，导致温差应力产生，温差应力与残余加工应力叠加后，造成锻件翘曲变形，翘曲大时可达10余mm/1000mm，虽然可以通过校正的方法减小翘曲，但校正温度一般较低，容易增加残余应力，将引起后续机械加工翘曲变形或造成不能加工出零件的后果。现有的公开文献“Characterization of residual stresses in heat treated Ti-6Al-4V forgings bymachining induced distortion”(EPJ web of conferences 644006(2010))提到的有限元分析残余应力分布及分散加工点散热方法只适合机械加工。文献“航空整体结构件加工变形安全校正关键技术研究”(山东大学硕士论文，2009年5月)提到的振动时效不适合钛合金结构件，因钛合金弹性模量大，不宜小面积校正。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法。
技术方案
一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将钛合金等温精密薄腹板锻件从高温锻造模具中取出后，悬挂在挂件柱上，质量大的部分放置在挂件柱的上方，空冷至室温；
步骤2：将空冷到室温的精密薄腹板钛合金锻件平置在垫板上，锻件翘曲处下方放置垫块，垫块之间的间隔为垫块宽度的1～1.2倍，垫块的高度使得锻件高度落差为等高；
步骤3：在精密薄腹板锻件翘曲处上方摆放压块，压块与锻件的接触宽度应等于或小于锻件该处的横向宽度；压块的质量应稍大于锻件翘曲处面积与热处理加热温度下钛合金的屈服强度的乘积；
步骤4：将在垫板码放好的锻件及垫块、压块一起装炉，按照该锻件的标准热处理制度规定的入炉温度、热处理加热温度和保温时间，入炉进行热处理加热和保温；
步骤5：将在垫板码放好的锻件及垫块、压块一起出炉，待温度降至600℃±20℃时，迅速去掉压块，将等温精密锻件悬挂在挂件柱上方，质量大的部分仍然放置在挂件柱的上方，空冷至室温。
所述垫板、垫块及压块材料为耐热不锈钢。
所述垫板的厚度大于120mm。
所述垫板表面平面度控制在±0.1/1000mm范围内。
有益效果
本发明提出的防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，将等温精密锻件从高温锻造模具中取出后的冷却过程中，在悬挂支架(见图1)悬挂摆放、且质量大的部分应放置在挂件柱上方(见图2)。目的使锻件各处都能置于大气中，使锻件各处的热传导系数相等，使锻件均匀散热，质量大的部分放置在挂件柱的上方是为了避免锻件受到较大的重力诱发新的变形应力。相对于平放在地面的传统方法，挂放方法可使锻件翘曲量至少减小30％。在热处理入炉前，将有翘曲的锻件平置在垫板上，在锻件与垫板之间用垫块垫实，若锻件底面是平行等高的，垫块的高度是一致的，如锻件底面有高度落差，垫块高度有同等的落差(见图2)；采用本方法使得各截面面积不等的大型复杂钛合金飞机结构件等温锻造后冷却、热处理后冷却过程中的热量均匀发散，锻件翘曲处在热处理过程中压平，该工艺简单易行，费用低廉。
本方法不同于三点弯曲校正和模具校正，具有工艺及工装简单、无须另占设备、
附图说明
图1：为本发明悬挂却冷用悬挂支架示意图
图2：为本发明热处理垫板、垫块及压块在热处理炉中放置示意图
1-悬挂支架腿，2-立柱，3-挂件柱，4-上支撑梁，5-垫板，6-垫块，7-薄壁精锻件，8-压块
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例获得的外轮廓尺寸约1180mm×1090mm，内轮廓尺寸约φ900mm，平均筋高70mm，平均腹板厚10mm，局部实体高度达180mm的××飞机TA15钛合金整体框锻件。
步骤1：将钛合金等温精密薄腹板锻件从高温锻造模具中取出后，悬挂在挂件柱上，质量大的部分放置在挂件柱的上方，在960℃，以10-2-10-5s-1的应变速率等温锻造出模悬挂空冷至室温；若直接在地面平放冷却，锻件冷却翘曲变形量和锻件从模具中顶出时的扭曲变形叠加会高达15mm-25mm/1000mm；
在悬挂支架(见图1)悬挂摆放、且质量大的部分应放置在挂件柱上方，这样做的目的是使锻件各处都能置于大气中，使锻件各处的热传导系数相等，使锻件均匀散热，质量大的部分放置在挂件柱的上方是为了避免锻件受到较大的重力诱发新的变形应力。相对于平放在地面的传统方法，挂放方法可使锻件翘曲量至少减小30％。
步骤2：将空冷到室温的精密薄腹板钛合金锻件平置在垫板上，锻件翘曲处下方放置垫块，垫块之间的间隔为垫块宽度的1～1.2倍，垫块的高度使得锻件高度落差为等高；所述垫板、垫块及压块材料为耐热不锈钢；所述垫板的厚度大于120mm；所述垫板表面平面度控制在±0.1/1000mm范围内；
步骤3：在精密薄腹板锻件翘曲处上方摆放压块，压块与锻件的接触宽度应等于或小于锻件该处的横向宽度；压块的质量应稍大于锻件翘曲处面积与热处理加热温度下钛合金的屈服强度的乘积；
步骤4：将在垫板码放好的锻件及垫块、压块一起装炉，按照该锻件的标准热处理制度规定的入炉温度、热处理加热温度和保温时间，入炉进行热处理加热和保温；入炉温度为950℃，热处理加热温度为950℃，保温时间为2-4小时；
步骤5：将在垫板码放好的锻件及垫块、压块一起出炉，待温度降至600℃±20℃时，迅速去掉压块，将等温精密锻件悬挂在挂件柱上方，质量大的部分仍然放置在挂件柱的上方，空冷至室温。
在热处理入炉前，将有翘曲的锻件平置在垫板上，在锻件与垫板之间用垫块垫实，若锻件底面是平行等高的，垫块的高度是一致的，如锻件底面有高度落差，垫块高度有同等的落差；垫块之间的间隔可在垫块宽度的1～1.2倍之间选取；垫块与锻件的接触宽度应不小于在锻件该处横向宽度的4/5；在锻件翘曲处上方摆放压块，压块与锻件的接触宽度应等于或小于锻件该处的横向宽度；压块的质量应稍大于锻件翘曲处面积与热处理加热温度下钛合金的屈服强度的乘积。
本实施例最终测得的实际翘曲小于1mm，符合图纸要求。
为解决每次热处理后垫块和压块氧化造成尺寸不一致，本发明所述的垫块与压块均应采用不锈钢制作，以后每次装炉前，均应将氧化皮清理掉，并测量尺寸相对高度差且应与前次的高度差一致。

Claims (4)

1.一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将钛合金等温精密薄腹板锻件从高温锻造模具中取出后，悬挂在挂件柱上，质量大的部分放置在挂件柱的上方，空冷至室温；
步骤2：将空冷到室温的精密薄腹板钛合金锻件平置在垫板上，锻件翘曲处下方放置垫块，垫块之间的间隔为垫块宽度的1～1.2倍，垫块的高度使得锻件高度落差为等高；
步骤3：在精密薄腹板锻件翘曲处上方摆放压块，压块与锻件的接触宽度应等于或小于锻件该处的横向宽度；压块的质量应稍大于锻件翘曲处面积与热处理加热温度下钛合金的屈服强度的乘积；
步骤4：将在垫板码放好的锻件及垫块、压块一起装炉，按照该锻件的标准热处理制度规定的入炉温度、热处理加热温度和保温时间，入炉进行热处理加热和保温；
步骤5：将在垫板码放好的锻件及垫块、压块一起出炉，待温度降至600℃±20℃时，迅速去掉压块，将等温精密锻件悬挂在挂件柱上方，质量大的部分仍然放置在挂件柱的上方，空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，其特征在于：所述垫板、垫块及压块材料为耐热不锈钢。
3.根据权利要求2所述的防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，其特征在于：所述垫板的厚度大于120mm。
4.根据权利要求2所述的防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法，其特征在于：所述垫板表面平面度控制在±0.1/1000mm范围内。
CN201110023179A 2011-01-20 2011-01-20 一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法 Expired - Fee Related CN102121085B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110023179A CN102121085B (zh) 2011-01-20 2011-01-20 一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110023179A CN102121085B (zh) 2011-01-20 2011-01-20 一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102121085A true CN102121085A (zh) 2011-07-13
CN102121085B CN102121085B (zh) 2012-08-29

Family

ID=44249751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110023179A Expired - Fee Related CN102121085B (zh) 2011-01-20 2011-01-20 一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102121085B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383072A (zh) * 2011-10-14 2012-03-21 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 一种铝合金铸件的热矫形方法
CN102974660A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 南京钢铁股份有限公司 一种厚钢板的压平工艺
CN103264138A (zh) * 2013-05-10 2013-08-28 西安航空动力股份有限公司 一种微型tc11钛合金叶片精锻方法
CN103882357A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种钛合金凹形锻件锻后及热处理过程中的防翘曲方法
CN111926268A (zh) * 2019-04-26 2020-11-13 真空融化股份有限公司 板材叠层和制造高磁导率软磁合金的方法
CN115927824A (zh) * 2022-12-28 2023-04-07 二重（德阳）重型装备有限公司 控制u形件热处理变形的方法
CN116179981A (zh) * 2023-02-14 2023-05-30 无锡派鑫航空科技有限公司 一种大型钛合金模锻件热处理方法
CN115927824B (zh) * 2022-12-28 2024-07-09 二重（德阳）重型装备有限公司 控制u形件热处理变形的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105436391A (zh) * 2015-12-30 2016-03-30 无锡透平叶片有限公司 一种大型钛合金框梁类锻件锻后冷却防变形工装

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005113186A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Ntn Corp 転がり軸受軌道輪およびその製造方法ならびに転がり軸受
CN1932047A (zh) * 2006-09-30 2007-03-21 彭辉 片料连续热处理控制变形方法及设备
CN101550482A (zh) * 2009-05-13 2009-10-07 沈阳铸造研究所 一种金属工件热处理变形控制方法
CN101805882A (zh) * 2010-04-22 2010-08-18 上海电机学院 控制气体氮碳共渗零件变形的工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005113186A (ja) * 2003-10-06 2005-04-28 Ntn Corp 転がり軸受軌道輪およびその製造方法ならびに転がり軸受
CN1932047A (zh) * 2006-09-30 2007-03-21 彭辉 片料连续热处理控制变形方法及设备
CN101550482A (zh) * 2009-05-13 2009-10-07 沈阳铸造研究所 一种金属工件热处理变形控制方法
CN101805882A (zh) * 2010-04-22 2010-08-18 上海电机学院 控制气体氮碳共渗零件变形的工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《热处理技术与装备》 20090831 徐立科等 大型薄形调质钢板热处理冷压淬火畸变控制 第39-40及52页 1-4 第30卷, 第4期 2 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383072A (zh) * 2011-10-14 2012-03-21 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 一种铝合金铸件的热矫形方法
CN102974660A (zh) * 2012-12-05 2013-03-20 南京钢铁股份有限公司 一种厚钢板的压平工艺
CN103882357A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种钛合金凹形锻件锻后及热处理过程中的防翘曲方法
CN103264138A (zh) * 2013-05-10 2013-08-28 西安航空动力股份有限公司 一种微型tc11钛合金叶片精锻方法
CN103264138B (zh) * 2013-05-10 2015-05-27 西安航空动力股份有限公司 一种微型tc11钛合金叶片精锻方法
CN111926268A (zh) * 2019-04-26 2020-11-13 真空融化股份有限公司 板材叠层和制造高磁导率软磁合金的方法
CN115927824A (zh) * 2022-12-28 2023-04-07 二重（德阳）重型装备有限公司 控制u形件热处理变形的方法
CN115927824B (zh) * 2022-12-28 2024-07-09 二重（德阳）重型装备有限公司 控制u形件热处理变形的方法
CN116179981A (zh) * 2023-02-14 2023-05-30 无锡派鑫航空科技有限公司 一种大型钛合金模锻件热处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102121085B (zh) 2012-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102121085B (zh) 一种防止大型钛合金等温精密薄腹板锻件热加工翘曲变形的方法
CN104532057B (zh) 一种Ti6242钛合金及其小规格棒材的制备方法
CN103447432B (zh) 一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺
CN105839039B (zh) 一种均匀组织的TiAl合金板材的制备方法
JP2010137284A (ja) 恒温鍛造成型方法及び恒温鍛造成型装置
CN107116167A (zh) 一种汽车零件的锻造工艺
CN107964641A (zh) 一种改善铝锂合金蠕变成形性能的热处理方法
CN111112527B (zh) 一种大型管板类锻件的锻造方法
JP2016144814A (ja) 熱間鍛造用金型装置及びそれを用いた熱間鍛造方法
CN104451273A (zh) 一种铸轧法生产铝圆片的方法
CN105154738B (zh) 钒铬钛合金板及其制备方法
CN103495834A (zh) 外科植入物医用tc20钛合金板材的制备方法
CN204396532U (zh) 一种校形钛合金构件的模具定位机构
CN109513832A (zh) 一种金属板材等温模压变形处理方法
CN204396530U (zh) 一种可变更钛合金构件定位位置的校形模具
CN101701329B (zh) 一种米级铝合金锻环淬火方法
CN204401058U (zh) 一种保温箱
CN106984672A (zh) 一种高纯铝中厚板板型矫直装置及矫直方法
CN203556636U (zh) 铝硅合金轧制系统
CN203411598U (zh) 工件热处理用装炉工装
CN105441659A (zh) 一种高温合金精锻结构件的热处理防变形工装
CN217798198U (zh) 一种应用于航空领域锻件热处理的校正工装
CN2700337Y (zh) 铁路轴承套圈渗碳用组合架
JP6528940B2 (ja) 予熱部材及びそれを用いた熱間鍛造方法
CN206732464U (zh) 一种钛合金构件的校形工装

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20170120