CN104384826A - 一种gh4169合金内机匣异形环件锻造成形方法 - Google Patents

一种gh4169合金内机匣异形环件锻造成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，包括锯切、镦粗、冲孔、扩孔、轧制步骤，其中：在轧制步骤之后，还包括胎膜成形步骤。本发明的有益效果：利用胎膜对锻造环件进行最终成形，所获得的锻件后续机加工余量小，材料利用率高，生产效率高，另外胎膜成型工艺对轧制成型后的锻件的流线基本无破坏。

Description

一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法
技术领域
本发明涉及高温合金异形环件锻造工艺，具体涉及一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法。
背景技术
高温合金具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在航空航天、核能、石油工业中应用广泛。
内机匣环件为飞机发动机关键零部件，传统的锻造工艺采用轧制为等截面环后进行机械加工，上述方法的缺点是：1.材料利用率低，造成原材料浪费；2.由于后续机械加工余量大，导致生产效率低；3.因为大量的机械切割加工，破坏了锻件流线分布。
发明内容
本发明提供了一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，解决现有技术中高温合金环件材料利用率低、生产效率低、锻件流线分布不均匀等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，包括锯切、镦粗、冲孔、扩孔、轧制步骤，其中：在轧制步骤之后，还包括胎膜成形步骤，具体步骤如下：
 步骤一，锯切
将GH4169合金棒材按一定规格进行锯切；
步骤二，镦粗、冲孔
将锯切好的GH4169合金棒材加热至850℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×4min/10mm；最后加热至1060℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×8min/10mm；将GH4169合金棒材沿轴向镦粗至长度为原长度的21%～24%，以冲头进行冲孔获得环坯A；
步骤三，扩孔
环坯A回炉加热1060℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×8min/10mm，将环坯A套在马杠上，将马杠放在马架上，在压机带动下，上砧对环坯A施加压力F1，同时使用机械手将环坯A进行转动，使环坯A扩大成为环坯B；
步骤四，轧制
将环坯B回炉重新加热后，装入轧环机进行轧制，环轧机的主辊模具的转速为1.5rad/s，芯辊模具以一定的进给速度和压力F2对环坯B进行环轧，获得环坯C；
步骤五，胎膜成形
预热胎膜，环坯C（7）回炉重新加热，将环坯C放入胎膜中，然后将冲头放入环坯上端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F3，使得冲头压入环坯C内，在胎膜的约束下，最终获得异形锻件。
所述步骤四中芯辊模具的进给速度分为三个阶段：
轧制咬入阶段，芯辊进给速度由0mm/s增加到1.5mm/s；
稳定轧制阶段，芯辊进给速度由1.5mm/s增加到2.5mm/s；
校圆、整形阶段，芯辊进给速度由2.5mm/s逐渐减小到0.3mm/s。
所述步骤三中上砧对环坯A施加压力F1为3000T～4000T。
所述步骤四中芯辊模具的压力F2为700T。
所述步骤五中胎膜的预热温度为160℃～240℃。
所述步骤五中胎膜的模膛圆角的范围为R20mm～R200mm。
所述锻造成形的异形环件，其内径尺寸范围为Φ300mm～Φ700mm，壁厚为300mm～100mm，高度为50mm～300mm，重量为50Kg～300Kg。
以上锻件过程中，所有状态下的环坯的温度≥930℃。
本发明的有益效果：本发明提供的一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，在轧制步骤之后，利用胎膜对锻造环件进行最终成形，所获得的锻件后续机加工余量小，材料利用率高，生产效率高，另外胎膜成型工艺对轧制成型后的锻件的流线基本无破坏。通过调整胎膜的模膛圆角范围，使高温合金金属液的流动性良好，有效避免了胎膜锻造中的缺陷，提高了锻造整体性能。
附图说明
图1 为环坯A扩孔安装示意图；
图2 为环坯A扩孔后效果图；
图3 为环坯B轧制安装示意图；
图4 为环坯B轧制后效果图；
图5 为环坯C胎膜成形示意图；
图6 为环坯C胎膜成形后效果图；
图中，1—环坯A，2—马扛，3—上砧，4—环坯B，5—主辊模具，6—芯辊模具，7—环坯C，8—胎膜，9—冲头，10—异形环件，11—模膛圆角。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施本发明所述的一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手及其他工装模具等设备。
该合金的主要化学元素含量( 重量百分比) 为：含Cr量17％～ 21％、含C量0.015％～ 0.06％、含Mo量2.8％～ 3.3％、含Nb量4.75％～5.5％、含Ti量0.75％～1.15％、含Ni量50％～ 55％、含Ta量＜0.1%、含Co量≤ 1.0％、含Mn量≤ 0.35％、含Si量≤ 0. 35％、含S量≤0.015％、含P量≤0.015％、含B量≤ 0.006％、含Cu量≤ 0.30％、其余为Fe。
如图1～图6所示，一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，包括锯切、镦粗、冲孔、扩孔、轧制步骤，其中：在轧制步骤之后，还包括胎膜成形步骤，具体步骤如下：
 步骤一，锯切
将GH4169合金棒材按一定规格进行锯切；
步骤二，镦粗、冲孔
将锯切好的GH4169合金棒材加热至850℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×4min/10mm；最后加热至1060℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×8min/10mm；将GH4169合金棒材沿轴向镦粗至长度为原长度的21%～24%，以冲头进行冲孔获得环坯A1；
步骤三，扩孔
环坯A（1）回炉加热1060℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×8min/10mm，将环坯A1套在马杠2上，将马杠2放在马架上，在压机带动下，上砧3对环坯A1施加压力F1，同时使用机械手将环坯A1进行转动，使环坯A1扩大成为环坯B4；
步骤四，轧制
将环坯B4回炉重新加热后，装入轧环机进行轧制，环轧机的主辊模具5的转速为1.5rad/s，芯辊模具6以一定的进给速度和压力F2对环坯B4进行环轧，获得环坯C7；
步骤五，胎膜成形
预热胎膜，环坯C7回炉重新加热，将环坯C7放入胎膜8中，然后将冲头9放入环坯7上端，在压机带动下，上砧3对冲头9施加压力F3，使得冲头9压入环坯C7内，在胎膜8的约束下，最终获得异形锻件10。
所述步骤四中芯辊模具6的进给速度分为三个阶段：
轧制咬入阶段，芯辊进给速度由0mm/s增加到1.5mm/s；
稳定轧制阶段，芯辊进给速度由1.5mm/s增加到2.5mm/s；
校圆、整形阶段，芯辊进给速度由2.5mm/s逐渐减小到0.3mm/s。
所述步骤三中上砧3对环坯A1施加压力F1为3000T～4000T。
所述步骤四中芯辊模具6的压力F2为700T。
所述步骤五中胎膜8的预热温度为160℃～240℃。
所述步骤五中胎膜的模膛圆角11的范围为R20mm～R200mm。
所述锻造成形的异形环件，其内径尺寸范围为Φ300mm～Φ700mm，壁厚为300mm～100mm，高度为50mm～300mm，重量为50Kg～300Kg。
以上锻件过程中，所有状态下的环坯的温度≥930℃。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，包括锯切、镦粗、冲孔、扩孔、轧制步骤，其特征在于：在轧制步骤之后，还包括胎膜成形步骤，具体步骤如下：
 步骤一，锯切
将GH4169合金棒材按一定规格进行锯切；
步骤二，镦粗、冲孔
将锯切好的GH4169合金棒材加热至850℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×4min/10mm；最后加热至1060℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×8min/10mm；将GH4169合金棒材沿轴向镦粗至长度为原长度的21%～24%，以冲头进行冲孔获得环坯A（1）；
步骤三，扩孔
环坯A（1）回炉加热1060℃并保温，保温时间为：棒材的厚度×8min/10mm，将环坯A（1）套在马杠（2）上，将马杠（2）放在马架上，在压机带动下，上砧（3）对环坯A（1）施加压力F1，同时使用机械手将环坯A（1）进行转动，使环坯A（1）扩大成为环坯B（4）；
步骤四，轧制
将环坯B（4）回炉重新加热后，装入轧环机进行轧制，环轧机的主辊模具（5）的转速为1.5rad/s，芯辊模具（6）以一定的进给速度和压力F2对环坯B（4）进行环轧，获得环坯C（7）；
步骤五，胎膜成形
预热胎膜，环坯C（7）回炉重新加热，将环坯C（7）放入胎膜（8）中，然后将冲头（9）放入环坯（7）上端，在压机带动下，上砧（3）对冲头（9）施加压力F3，使得冲头（9）压入环坯C（7）内，在胎膜（8）的约束下，最终获得异形锻件（10）。
2.如权利要求1所述的GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，其特征在于：所述步骤四中芯辊模具（6）的进给速度分为三个阶段：
轧制咬入阶段，芯辊进给速度由0mm/s增加到1.5mm/s；
稳定轧制阶段，芯辊进给速度由1.5mm/s增加到2.5mm/s；
校圆、整形阶段，芯辊进给速度由2.5mm/s逐渐减小到0.3mm/s。
3.如权利要求1所述的GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，其特征在于：所述步骤三中上砧（3）对环坯A（1）施加压力F1为3000T～4000T。
4.如权利要求1所述的GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，其特征在于：所述步骤四中芯辊模具（6）的压力F2为700T。
5.如权利要求1所述的GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，其特征在于：所述步骤五中胎膜（8）的预热温度为160℃～240℃。
6.如权利要求1所述的GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，其特征在于：所述步骤五中胎膜的模膛圆角（11）的范围为R20mm～R200mm。
7.如权利要求1～6所述的GH4169合金内机匣异形环件锻造成形方法，其特征在于：所述锻造成形的异形环件，其内径尺寸范围为Φ300mm～Φ700mm，壁厚为300mm～100mm，高度为50mm～300mm，重量为50Kg～300Kg。
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