CN102513486B - 一种钛合金锻件的模锻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锻造技术领域，涉及一种钛合金锻件的模锻方法。该方法主要包含以下步骤：步骤一，根据零件设计闭式模锻锻件及选取锻造设备；步骤二，根据锻件设计并制做模具：在模具设计上，模具毛边采用非常规设计的竖式毛边，毛边桥部沿着垂直于分模面方向延伸一定尺寸，毛边仓部平行于分模面向外延伸一定尺寸；步骤三，对锻件进行锤上闭式模锻。
Description
技术领域
本发明属于锻造技术领域，涉及一种钛合金锻件的模锻方法。
背景技术
随着国内飞机大型化、整体化的发展，大型整体锻件越来越多，以往类似的大型锻件一般采用开式模锻而成，这样造成材料消耗量大、成本高（通常开式模锻的毛边占锻件质量的10%～50%）；另外，大型锻件采用开式模锻时，原材料在两向压力作用下充满困难；再者选用开式模锻的产品，流线在毛边位置容易被切断，锻件的力学性能和抗应力腐蚀性能会降低。为了解决上述问题，我们通常采用闭式模锻（常规的无毛边模锻）的方法，但这种模锻也有一定的局限性：首先坯料的体积计算必须精确，还要与模具型槽容积相等；其次坯料的制备难度很大，并且在型槽内定位也要准确；最后锻件的出模困难，模具还要带有顶出装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种大型钛合金锻件的模锻方法，可以避免开式模锻产生的问题，同时可以解决闭式模锻局限性的难题。
本发明主要包含以下步骤：
步骤一，根据零件设计闭式模锻锻件及选取锻造设备；
步骤二，根据锻件设计并制做模具：在模具设计上，模具毛边采用竖式毛边，毛边桥部沿着垂直于分模面方向延伸，毛边仓部平行于分模面向外延伸；
步骤三.使用步骤二制作的模具对锻件进行锤上闭式模锻。
以上所述的方法，在步骤二中，毛边桥部宽度可以为3～8，高度可以为5～10；毛边仓部宽可以为20～40，厚度可以为15～30。
本发明的有益效果在于：实现了锤上闭式模锻，使金属材料在三向压应力作用下提高塑性，也避免了锻件因流线外露而产生的力学性能和抗应力腐蚀性能的降低，并且减小了毛边的材料消耗；并且解决了常规（无毛边）闭式模锻坯料体积的复杂计算问题以及在模具中精确摆放和锻件的出模的问题。
附图说明
图1为本发明中锻件模具毛边示意图；
其中，1-毛边仓部、2-毛边桥部、3-锻件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
步骤一，根据零件设计闭式模锻锻件及选取锻造设备。分析零件图，确定零件选用的材料牌号、产品零件外廓尺寸、投影面积、最小和最大厚度、筋高、筋宽。根据零件材料、结构特点以及轮廓尺寸和投影面积选取锻造设备，确定锻件余量。
步骤二，根据锻件设计并制做模具。分析锻件图，根据钛合金锻造温度和模具预热温度，确定锻件热收缩率，设计及制作热锻件数模。参见图1，在模具设计上，模具毛边采用非常规设计的竖式毛边，毛边桥部2沿着垂直于分模面方向延伸一定尺寸，宽度可选用3～8，毛边仓部1平行于分模面向外延伸一定尺寸，仓部的厚度可选用15～40。
步骤三，对锻件3进行锤上闭式模锻：
a)对锻件喷涂防护润滑剂；
b)利用电炉对锻件进行加热并保温；
c)锻造设备采用对击锤、模锻锤，锻造前先充分预热模具。锻造技术要求：锻件转移时间≤40s；预锻时将锻件放正，先轻击1～2锤，再重击成型；终锻温度：≥800℃；冷却：空冷；
重复步骤三4～6次。
以下结合实施例对具体实施方式进行说明。
案例1：锻件材料：TA15；相变点988℃；数量：4件。
步骤一，根据零件设计闭式模锻锻件及选取锻造设备。
分析零件图，确定零件选用的材料牌号、产品零件外廓尺寸、投影面积、最小和最大厚度、筋高、筋宽。根据零件特点、轮廓尺寸和投影面积选取锻造设备为630KJ对击锤，确定锻件余量为8～10。
步骤二.根据锻件设计并制做模具。
锤上锻造模具材料选5CrNiMo,钛合金锻造温度为Tβ（相变点）下30～70℃，锻件收缩率为0.7%，设计及制作热锻件数模。在模具设计上，模具毛边采用非常规设计的竖式毛边，毛边先沿着垂直于分模面方向延伸10，做毛边桥部，宽度8，再平行于分模面向外延伸40，做毛边仓部，仓部的厚度40。
按照产品设计图制作模具。
步骤三.对锻件进行锤上锻造。
a)喷涂防护润滑剂：将干净坯料置于150℃的电炉中预热10～20分钟，出炉喷涂润滑剂，涂层要均匀，涂后标刻原有标记；
b)电炉加热：加热温度938℃，保温70分钟；
c)锻造采用630KJ对击锤，设备的工作风压≥0.65MP，锻造前模具预热温度350℃，预热时间12h。锻造技术要求：锻件转移时间26～35s；预锻时将锻件放正，先轻击2锤，再重击成型；终锻温度：807～819℃；冷却：空冷；
重复步骤三5次。
案例2：锻件材料：TA15；相变点987℃；数量：4件。
步骤一.根据零件设计闭式模锻锻件及选取锻造设备。
该闭式模锻件为某大型整体框等温精锻件的荒形。根据产品的工艺特点、轮廓尺寸和投影面积选取锻造设备为630KJ对击锤。锻件水平方向单边余量3，厚度方向余量7；横筋位置凹圆角R20，凸圆角R5，缘条内侧凹圆角R20，凸圆角R10，以此制作锻件数模。
步骤二.根据锻件设计并制做模具。
分析锻件图，锤上锻造模具材料选5CrNiMo,钛合金锻造温度为Tβ（相变点）下30～70℃，锻件收缩率为0.7%，设计及制作热锻件数模。在模具设计上，毛边采用非常规设计的竖式毛边，毛边先沿着垂直于分模面方向延伸5，做毛边桥部，宽度5，再平行于分模面向外延伸25，做毛边仓部，仓部的厚度20。
按照产品设计图制作模具。
步骤三.对锻件进行锤上闭式模锻。
a)喷涂防护润滑剂：将干净坯料置于100℃的电炉中预热15～20分钟，出炉喷涂润滑剂，涂层要均匀，涂后标刻原有标记。
b)电炉加热：加热温度927℃，保温70分钟。
c)锻造采用630KJ对击锤，设备的工作风压≥0.65MP，锻造前模具预热温度350℃，预热时间12h。锻造技术要求：锻件转移时间28～35s；预锻时将锻件放正，先轻击2锤，再重击成型；终锻温度：805～814℃；冷却：空冷。
重复步骤三5次。
Claims (1)
1.一种钛合金锻件的模锻方法，其特征在于，此方法包含以下步骤：
步骤一，根据零件设计闭式模锻锻件及选取锻造设备；
步骤二，根据锻件设计并制做模具：在模具设计上，模具毛边采用非常规设计的竖式毛边：毛边桥部(2)沿着垂直于分模面方向延伸，毛边桥部宽度为3～8mm，高度为5～10mm；毛边仓部(1)平行于分模面向外延伸，毛边仓部宽度为20～40mm，厚度为15～30mm；
步骤三.使用步骤二制作的模具对锻件进行锤上闭式模锻。
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