CN103447769A

CN103447769A - Tc4合金大型异形截面环坯的制备方法

Info

Publication number: CN103447769A
Application number: CN2013103772112A
Authority: CN
Inventors: 魏志坚; 张衡; 谢永富; 吴涛; 任腾飞; 杨志国; 葛波; 刘建
Original assignee: Guizhou Anda Aviation Forging Co Ltd
Current assignee: AVIC Guizhou Anda Aviation Forging Co Ltd
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明公开了一种TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，其步骤为：将GH4169合金棒材以一定的加热方式加热到相变点以下30℃后，经镦粗、冲孔、辗轧成矩形截面环坯；再以32～34MN压力将其胀成一次异形截面环坯；再以30～32MN的压力将其胀成二次异形截面环坯；再以20～24MN的压力把高出胎模的二次异形截面环坯的上端自由镦粗至与胎模平齐，得到最终异形截面环坯。该方法可有效的降低制坯所需的成形压力，同时可有效控制工艺余料的流向，保证中间坯的成形尺寸。该方法适用于大型异形截面环件中间坯的制备。

Description

TC4合金大型异形截面环坯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环形锻件的制坯方法，特别是涉及了一种TC4合金大型异形截面环坯的制备方法。

背景技术

环形锻件的环轧技术是一种先进的锻造技术，现已日趋成熟，而且环形锻件的尺寸也是越做越大，形状也越来越复杂。要想获得形状尺寸合格、性能优良的环形锻件，其关键在于制作合理的中间坯。

2007年08月22日公开的中国发明专利说明书CN101020284A(申请号：200710077667.1)公开了高温合金大型异形截面环坯的制坯方法，该专利采用的制坯工艺是：在锻压机上镦粗、冲孔，在环轧机上辗轧成矩形环坯；再把矩形环坯装进胀形模的外形模内并置于胀形模底板上，施加压力把胀形模的内形模和外形模挤压合模使矩形截面环坯变形并充满整个胀形模的型腔，脱模得到异形截面环坯。采用该工艺制坯，合模后，形模的内腔是完全封闭的，在生产大重型、难变形的环件时，如材料为TC4合金的风扇机匣异形截面环锻件，在合模的瞬间压力最大值达到了100MN（相当于10000吨的压力）以上，而国内拥有上万吨锻造设备的厂家非常少，大多数厂家没有能力生产这种大重型异形环锻件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种半封闭式的胎模锻造制坯方法，来实现TC4合金大型异形截面环坯的制备，该方法可有效的降低制坯所需的成形压力，同时可有效控制工艺余料的流向，保证中间坯的成形尺寸及力学性能。

为解决上述技术问题，本发明所述TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，其技术方案包括以下步骤：

第一步，将TC4合金棒材装装入高温加热炉中，并加热至相变点以下30℃保温，保温时间为：棒材的有效厚度

第二步，将所述加热、保温好的TC4合金棒材，经镦粗、冲孔、辗轧成矩形截面环坯；

第三步，将所述矩形截面环坯装入胎模内，操作锻压机以F₁为32～34MN的压力将锥度较小的胀形冲头压入矩形截面环坯内，对矩形截面环坯进行第一次胀形，将矩形截面环坯胀成喇叭口状，同时完成异形截面环坯下台阶的成形，得到一次异形截面环坯；

第四步，取出锥度较小的胀形冲头，换成锥度较大的胀形冲头，操作锻压机以F₂为30～32MN的压力用锥度较大的胀形冲头压入一次异形截面环坯内，对一次异形截面环坯进行第二次胀形，完成异形截面环坯的斜面成形，得到二次异形截面环坯；

第五步，操作锻压机以F₃为20～24MN的压力把高出胎模的二次异形截面环坯的上端自由镦粗至与胎模平齐，完成异形截面环坯上台阶的成形，得到最终异形截面环坯。

上述方法中，所述异形截面环坯下台阶和斜面的成形属于封闭式锻造，而上台阶属于半封闭式锻造，因此，该异形截面环坯整体成形属于半封闭式锻造。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明所述TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，该方法采用半封闭胎模锻对中间坯的下台阶、斜面、上台阶分三步成形，即下台阶和斜面成形时，模具与锻件是完全接触的，属于是封闭式锻造；而上台阶成形时，模具与锻件是不完全接触的，属于是半封闭式锻造。由于上台阶是最后成形的，而且又是半封闭式锻造，使工艺余量集中在上台阶处，且不需要限制多余工艺余量占用的空间，有效的降低制坯所需的成形压力，同时可有效控制工艺余料的流向，保证中间坯的成形尺寸。经测试，该方法每步成形阶段的最大压力值均小于或等于34MN，完全适用我国绝大多数锻造厂家的设备要求。

采用上述方法制备的TC4合金的异形截面环坯，经终轧成形后，锻件尺寸满足技术要求，无缺肉现象；锻件热处理后，经测试，其各项性能指标如下：

室温拉伸性能：抗拉强度为921MPa，屈服强度为854MPa，伸长率为14%，断面收缩率为30%。

以上各项性能的测试结构均满足技术指标。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是异形截面环坯喇叭口及下台阶成形过程示意图。

图2是异形截面环坯斜面成形过程示意图。

图3是异形截面环坯上台阶成形过程示意图。

图4是异形截面环坯结构示意图。

具体实施方式

实施本发明所述的TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，需要提供锻压机、环轧机、高温电炉等设备。下面以我国材料牌号为TC4合金的低压涡轮机匣异形截面环锻件为例来详细说明该方法的具体实施方式。

该合金大型异形截面环坯的制备方法工艺步骤如下：

步骤1：下料。按照一定规格下料，原材料为TC4合金，其主要化学元素含量（重量百分比）为：含Al量5.5%～6.8%、含V量3.5%～4.5%、含Fe量≤0.30%、含C量≤0.10%、含N量≤0.05%、含H量≤0.015%、含O量≤0.20%、余量为Ti、含其他元素总和≤0.04%（其中，单个元素含量≤0.01%）。

步骤2：加热。将TC4合金棒材装装入高温加热炉中，并加热至相变点以下30℃保温，保温时间为：棒材的有效厚度

步骤3：镦粗、冲孔、辗轧。将加热、保温好的TC4合金棒材，经镦粗、冲孔、辗轧成矩形截面环坯10。

步骤4：异形截面环坯喇叭口及下台阶成形。将矩形截面环坯10装入胎模4内，胎模4是固定在锻压机的下砧座6上的，选用锥度较小的胀形冲头2并置于矩形截面环坯10上端，为保证冲头2能完全压到底，使下台阶完全成形，在冲头2的上面放了一垫块7，如图1所示，操作锻压机以F₁为32～34MN的压力使上砧座5向下压垫块7，将胀形冲头2压入矩形截面环坯10内，对矩形截面环坯10进行第一次胀形，将矩形截面环坯10胀成喇叭口状，同时完成异形截面环坯下台阶的成形，得到一次异形截面环坯11。

步骤5：异形截面环坯斜面成形。取出锥度较小的胀形冲头2，换成锥度较大的胀形冲头3，如图2所示，同步骤3，操作锻压机以F₂为30～32MN的压力使上砧座5向下压垫块7，胀形冲头3压入一次异形截面环坯内，对一次异形截面环坯进行第二次胀形，当胀形冲头3与下砧座6接触时，即完成了异形截面环坯斜面的成形，得到二次异形截面环坯12。

步骤6：异形截面环坯上台阶成形。取出垫块7，操作上砧座5向下移动并与二次异形截面环坯12的上端接触，如图3所示，操作锻压机以F₃为20～24MN的压力使上砧座5挤压二次异形截面环坯12的上端，将高出胎模4的二次异形截面环坯12的上端自由镦粗至与胎模4平齐，完成异形截面环坯上台阶的成形，得到最终异形截面环坯13。

采用上述方法制备的TC4合金最终异形截面环坯13，其结构如图4所示。

Claims

1.一种TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，其特征在于，所述异形截面环坯下台阶和斜面的成形属于封闭式锻造。

3.根据权利要求1所述的TC4合金大型异形截面环坯的制备方法，其特征在于，所述异形截面环坯上台阶的成形属于半封闭式锻造。