CN104625607A - 闪光焊环用inco718型材制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种闪光焊环用INCO718型材的制造方法,目的是采用快锻机和电液锤两次开坯、650初轧机和WF-540轧机轧制成品实现工厂生产飞机短舱用INCO718型材。本发明采用以下工艺路线:真空感应炉冶炼→真空自耗炉重熔→高温扩散处理→3150t+1800t精快锻造联合一次开坯→一次坯料精整→3吨电液锤二次开坯→锤部坯料精整→650初轧机和WF-540轧机轧制成品→矫直→倒角→喷砂→检验合格→定尺切割→包装。本发明的有益效果:采用两次锻造开坯工艺:既确保终锻温度、内部组织均匀变形,又能确保表面质量,提高后续成材率,并严格控制坯料成品尺寸、表面质量;成品轧制获得理想的晶粒度6级或更细,只在晶界上析出一定数量的短棒状δ相。
Description
技术领域
本发明属于金属材料制造领域,公开一种闪光焊环型材制造方法,主要用于高温合金INCO718的生产。
背景技术
INCO718(52.5Ni-19Cr-3.0Mo-5.1Cb(Nb)-0.90Ti-0.50Al-18Fe)合金是一种铁-镍-铬基的变形高温合金,在-253℃~650℃的温度范围内得到广泛应用,其瞬时应用温度可达到800℃。具有强度高、抗氧化、抗辐射、热加工性能和焊接性能好的特点,又不含稀缺的资源钴,是航空、航天及核能、石油等领域大量应用的材料。该材料的最大优点是通过调整热变形工艺参数,可以获得具有不同晶粒尺寸和不同性能水平的各种冶金产品及不同应用要求的各类零件,使其应用领域不断扩大,用量也日益增加;国际上INCO718一般统称Inconel718,在航空航天领域的应用越来越广泛是飞机短舱用重要材料,而且其型材直接焊接成环在飞机短舱上使用是国内外史无前例的。对于用在飞机短舱上的INCO718型材的技术要求很高,对外观尺寸:长度要求定尺,不同的成品尺寸要求长度不同;宽度和厚度尺寸公差范围窄,仅0~+2mm;成品材要求通长倒角,倒角半径为R2-6mm;成品材的弯曲度不大于10mm/m;成品材的扭曲度不大于2度/m;成品材两端要求锯切平整,切斜不大于2mm;对内部组织:晶粒度要求5级或更细;δ相形貌和数量要求严格;对性能指标要求高;对表面要求黑皮喷砂交货,表面不允许出现裂纹。国外GOODRICH公司首次将INCO718型材焊接成环件在飞机短舱中应用,采用锻棒→饼坯→盘件→扩环等工艺路线,但是一系列复杂的工序及多次变形后组织不均匀、尺寸精度低,造成废品多、成本高等问题。
发明内容
本发明公开一种闪光焊环用INCO718型材制造方法,目的是通过采用快锻机和电液锤两次开坯,650初轧机和WF-540轧机轧制成品及相关的工艺措施实现工业化生产飞机短舱用INCO718型材。
根据用于飞机短舱上的INCO718型材特殊技术要求,采取快锻机和电液锤两次开坯后,由650初轧机和WF-540轧机轧制成品的工艺。对于INCO718型材,快锻机和电液锤生产的主要难点是对表面质量及内部组织的控制,INCO718合金是对热加工工艺极其敏感的合金,选择合理的工艺参数至关重要;650初轧机和WF-540轧机成品轧制的主要难点是对尺寸和内部组织的控制,主要通过对加热温度、轧制速度和轧制压下量的调控来实现。按照成品尺寸的要求采用不同的坯料尺寸,总变形量不小于50%。
本发明采用以下技术方案:
工艺路线:真空感应炉冶炼→真空自耗炉重熔→高温扩散处理→3150t+1800t精快锻造联合一次开坯→一次坯料精整→3吨电液锤二次开坯→锤部坯料精整→650初轧机和WF-540轧机轧制成品→矫直→倒角→喷砂→检验合格→定尺切割→包装。
2.具体工艺措施:
⑴冶炼
成品化学成分分析应符合表1规定。
表1
表1(续)
表1(续)
⑵ 2150t+1800t精快锻联合一次开坯
开坯尺寸Φ200mm~220mm,控制开坯质量,在生产中采取降温加热法控制,保证料温均匀,防止偏温造成的变形不好;强化开坯后表面规整度和尺寸精度的控制,表面规整度采取均匀分配火次,尺寸精度采取现场及时量尺控制,重点要求坯料表面质量,坯料通长锻造,不允许切割;
⑶压机坯料精整
定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨,确保二次开坯表面质量;
⑷ 3吨电液锤二次开坯
采取降温加热法:前4火小变形,第1火轻轻锻造,变形量≤10%,第2~4火次见方,轻轻锻造变形量(10~15)%;中间采取均匀分配变形量(变形量控制在25%);末火次大变形(变形量控制在30%左右),确保表面质量及坯料组织;逐支量尺,不能小尺;确保坯料弯曲度,为后续生产奠定良好的基础;
⑸锤部坯料精整
手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂;喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理;
⑹650初轧机和WF-540轧机轧制成品
加热温度1110℃,终轧温度960℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸93mm×32mm。
采取中下限加热法,根据INCO718合金的变形抗力,调整WF-540轧机速度,确保终轧温度及高倍组织;将650初轧机压下量调整到最佳范围,尽量节省轧制时间及确保成品尺寸。
坯料尺寸及成品轧制工艺见表2。
表2
成品尺寸/mm | 坯料尺寸/mm | 变形量 | 轧制工艺 |
100×38.5 | 100×100 | 61.5% | 650轧5道,540轧2道 |
86×33 | 85×85 | 60.7% | 650轧5道,540轧2道 |
88×29 | 85×85 | 64.6% | 650轧5道,540轧2道 |
93×32 | 90×90 | 63.2% | 650轧5道,540轧2道 |
⑺倒角:成品材矫直定尺后在刨床进行倒角。
3.性能及高倍组织
①拉伸性能、硬度应符合表3规定。
表3
②持久性能一次检验合格,见表4。
表4
温度/℃ | σ,MPa | τ,h | δ4(A4D,%) | τ′,h |
649±3 | 689 | ≥23 | ≥4 | >23 |
③高倍检验晶粒度8级~6级;δ相合格。
本发明的优点和创新点在于:
⑴利用两次开坯工艺,通过锻造工艺的控制确保内部组织,通过车光
及喷砂工艺确保坯料表面质量,避免成品出现表面裂纹。
⑵650初轧机和WF-540轧机变形量及轧机线速度的调整配合,确保
成品尺寸及高倍组织合格。
⑶独特的倒角工艺:精整矫直后的成品材在6m的龙门刨床上进行倒角,倒角半径R2-6mm。
本发明的有益效果:
⑴ 采用两次锻造开坯工艺:①通过3150t+1800t精快锻联合锻造工艺
进行一次开坯,在3150t快锻机进行降温锻造,最后一次锻造工艺加热温度、变形量、压下量、终锻温度同时控制,确保在进行1800t精锻前内部组织的均匀性;1800t精快锻一火次锻造,低温控制,精锻机每行程的变行量由小变形到大变形再到小变形,即确保终锻温度、内部组织均匀变形,又能确保表面质量,提高后续成材率。②3吨电液锤二次开坯:采用多火次锻造,每火次锻造严格要求表面质量,若出现表面裂纹及时精细砂轮修磨,采用逐步降温锻造,坯料成品严格控制尺寸、表面质量。
⑵ 坯料精整:电液锤二次锻造后的方扁钢坯料,经特殊的酸洗工艺后
进行表面检查,若表面有微裂纹酸洗后清洗可见,用精细砂轮按照一定的宽深比进行打磨,避免成品出现表面裂纹而报废。
⑶ 成品轧制:加热温度和保温时间严格控制,650轧机道次、变形量、
轧制时间直接决定经WF-540轧机后的终轧温度,终轧温度≥940℃可获得理想的晶粒度6级或更细,只在晶界上析出一定数量的短棒状δ相。
(4)独特的倒角工艺:精整矫直后的成品材在6m的龙门刨床上进行倒角,倒角半径R2-6mm。
附图说明
图1是炉号10242200360的INCO718合金晶粒度组织照片;
图2是炉号10242200360的INCO718合金δ相组织照片(500倍);
图3是炉号14242190038的INCO718合金晶粒度组织照片;
图4是炉号14242190038的INCO718合金δ相组织照片(500倍);
图5是炉号14242320036的INCO718合金晶粒度组织照片;
图6是炉号14242320036的INCO718合金δ相组织照片(500倍);
图7是炉号14242190037的INCO718合金晶粒度组织照片;
图8是炉号14242190037的INCO718合金δ相组织照片(500倍);
图9是INCO718合金成品材外观照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细说明。
实施例1~4
工艺流程:真空感应炉冶炼→真空自耗炉重熔→高温扩散处理→3150t+1800t精快锻造联合一次开坯→一次坯料精整→3吨电液锤二次开坯→锤部坯料精整→650初轧机和WF-540轧机轧制成品→矫直→倒角→喷砂→检验合格→定尺切割→包装。
实施例1
炉号:10242200360,成品材规格:93mm×32mm;
⑴冶炼
成品化学成分分析结果见表5。
表5
表5(续)
表5(续)
(2) 3150t+1800t精快锻一次开坯及精整
3150t快锻机逐火次降温锻造, 终锻温度930℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱;1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度960℃;定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨。
(3) 3吨电液锤二次开坯及精整
加热温度1110℃,终锻温度910℃,12火次每火次变形量30%,坯料尺寸90 mm×90mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理。
(4) 650初轧机和WF-540轧机轧制成品
加热温度1110℃,终轧温度960℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸93mm×32mm。
(5) 性能、高倍组织及表面检验
①拉伸性能、硬度一次检验两支试样,结果见表6。
表6
②持久性能一次检验两支试样,结果见表7。
表7
③高倍检验晶粒度8级(见图1);δ相合格,光学显微镜500倍晶界析出一定数量的棒状δ相(见图5)。
④表面喷砂后无缺陷、无裂纹、光滑(见图9)。
实施例2
炉号:14242190038,成品材规格:86 mm×33mm;
⑴冶炼
成品化学成分分析结果见表8。
表8
表8(续)
表8(续)
(2) 3150t+1800t精快锻一次开坯及精整
3150t快锻机逐火次降温锻造, 终锻温度940℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱;1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度950℃;定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨。
(3) 3吨电液锤二次开坯及精整
加热温度1115℃,终锻温度930℃,14火次每火次变形量30%,坯料尺寸85 mm×85mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理。
(4) 650初轧机和WF-540轧机轧制成品
加热温度1110℃,终轧温度950℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,轧制顺利,成品尺寸86 mm×33mm,表面无裂纹。
(5) 性能及高倍组织检验
①拉伸性能、硬度一次检验两支试样,结果见表9。
表9
②持久性能一次检验两支试样,结果见表10。
表10
③高倍检验晶粒度7级(见图2);δ相合格,光学显微镜500倍晶界析出一定数量的棒状δ相(见图6)。
④表面喷砂后无缺陷、无裂纹、光滑(见图9)。
实施例3
炉号:14242320036,成品材规格:88 mm×29mm;
⑴冶炼
成品化学成分分析结果见表11。
表11
表11(续)
表11(续)
(2) 3150t+1800t精快锻一次开坯及精整
3150t快锻机逐火次降温锻造, 终锻温度930℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱。1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度960℃。定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨。
(3) 3吨电液锤二次开坯及精整
加热温度1110℃,终锻温度910℃,14火次每火次变形量30%,坯料尺寸85 mm×85mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理。
(4) 650初轧机和WF-540轧机轧制成品
加热温度1110℃,终轧温度950℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸88 mm×29mm,表面无裂纹。
(5) 性能及高倍组织检验
①拉伸性能、硬度一次检验两支试样,结果见表12。
表12
②持久性能一次检验两支试样,结果见表13。
表13
③高倍检验晶粒度8级(见图3);δ相合格,光学显微镜500倍晶界析出一定数量的棒状δ相(见图7)。
④表面喷砂后无缺陷、无裂纹、光滑(见图9)。
实施例4
炉号:14242190037,成品材规格:100 mm×38.5mm;
⑴冶炼
成品化学成分分析结果见表14。
表14
表14(续)
表14(续)
(2) 3150t+1800t精快锻一次开坯及精整
3150t快锻机逐火次降温锻造, 终锻温度940℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱。1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度970℃。定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨。
(3) 3吨电液锤二次开坯及精整
加热温度1110℃,终锻温度910℃,10火次每火次变形量30%,坯料尺寸100 mm×100mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理。
(4) 650初轧机和WF-540轧机轧制成品
加热温度1110℃,终轧温度960℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸100 mm×38.5mm,表面无裂纹。
(5) 性能及高倍组织检验
①拉伸性能、硬度一次检验两支试样,结果见表15。
表15
②持久性能一次检验两支试样,结果见表16。
表16
③高倍检验晶粒度7级(见图4);δ相合格,光学显微镜500倍晶界析出一定数量的棒状δ相(见图8)。
④表面喷砂后无缺陷、无裂纹、光滑(见图9)。
Claims (6)
1.一种闪光焊环用INCO718型材制造方法,其特征在于:采用快锻机和电液锤两次开坯,650初轧机和WF-540轧机轧制成品及相关的工艺措施实现工业化生产飞机短舱用INCO718型材; 工艺路线:真空感应炉冶炼→真空自耗炉重熔→高温扩散处理→3150t+1800t精快锻造联合一次开坯→一次坯料精整→3吨电液锤二次开坯→锤部坯料精整→650初轧机和WF-540轧机轧制成品→矫直→倒角→喷砂→检验合格→定尺切割→包装。
2.根据权利要求1所述闪光焊环用INCO718型材制造方法,其特征在于:所述3150t+1800t精快锻造联合一次开坯,开坯尺寸Φ200mm~220mm,控制开坯质量,在生产中采取降温加热法控制,保证料温均匀,防止偏温造成的变形不好;强化开坯后表面规整度和尺寸精度的控制,表面规整度采取均匀分配火次,尺寸精度采取现场及时量尺控制,重点要求坯料表面质量,坯料通长锻造,不允许切割;
所述一次坯料精整,定尺带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨,确保二次开坯表面质量;
所述3吨电液锤二次开坯,采取降温加热法:前4火小变形,第1火变形量≤10%,第2~4火次见方变形量10%~15%;中间采取均匀分配变形量在25%;末火次大变形量在30%,确保表面质量及坯料组织;逐支量尺,不能小尺;确保坯料弯曲度;
所述锤部坯料精整,使用手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂;喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理;
所述650初轧机和WF-540轧机轧制成品,将650初轧机压下量调整到最佳范围,尽量节省轧制时间及确保成品尺寸;采取中下限加热法,根据INCO718合金的变形抗力,调整WF-540轧机速度,确保终轧温度及高倍组织;
坯料尺寸及成品轧制工艺见表2,
表2
所述倒角:成品材矫直定尺后在刨床进行倒角,倒角半径R2-6mm。
3.根据权利要求1或2所述闪光焊环用INCO718型材制造方法,其特征在于:所述3150t+1800t精快锻一次开坯及精整,3150t快锻机逐火次降温锻造,终锻温度930℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱;1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度960℃;定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨;
所述3吨电液锤二次开坯及精整,加热温度1110℃,终锻温度910℃,12火次每火次变形量30%,坯料尺寸90 mm×90mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理;
所述650初轧机和WF-540轧机轧制成品,加热温度1110℃,终轧温度960℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸93mm×32mm。
4. 根据权利要求1或2所述闪光焊环用INCO718型材制造方法,其特征在于:所述3150t+1800t精快锻一次开坯及精整,3150t快锻机逐火次降温锻造,终锻温度940℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱;1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度950℃;定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨;
所述3吨电液锤二次开坯及精整,加热温度1115℃,终锻温度930℃,14火次每火次变形量30%,坯料尺寸85 mm×85mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理;
所述650初轧机和WF-540轧机轧制成品,加热温度1110℃,终轧温度950℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸86mm×33mm。
5. 根据权利要求1或2所述闪光焊环用INCO718型材制造方法,其特征在于:所述3150t+1800t精快锻一次开坯及精整,3150t快锻机逐火次降温锻造, 终锻温度930℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱;1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度960℃;定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨;
所述3吨电液锤二次开坯及精整,加热温度1110℃,终锻温度910℃,14火次每火次变形量30%,坯料尺寸85 mm×85mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理;
所述650初轧机和WF-540轧机轧制成品,加热温度1110℃,终轧温度950℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸88 mm×29mm。
6. 根据权利要求1或2所述闪光焊环用INCO718型材制造方法,其特征在于:所述3150t+1800t精快锻一次开坯及精整,3150t快锻机逐火次降温锻造,终锻温度940℃,多火次小变形,每火次变形量<30%,料温均匀后生产,温度低时不倒棱;1800t精锻机低温锻造1060℃加热,终锻温度970℃;定尺并进行带锯切割后车光,车光后用硬度中软1K、粒度30的砂轮进行局部打磨;
所述3吨电液锤二次开坯及精整,热温度1110℃,终锻温度910℃,10火次每火次变形量30%,坯料尺寸100 mm×100mm;手动砂轮设备进行打磨,打磨后坯料喷砂,喷砂后检查表面微裂纹,进行局部清理;
所述650初轧机和WF-540轧机轧制成品,加热温度1110℃,终轧温度960℃,650初轧机轧制5道次,WF-540轧机轧制2道次,成品尺寸100 mm×38.5mm。
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