CN105328096B - 一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法 - Google Patents

一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，属于钛合金材料锻造领域。该方法将钛合金菱形荒坯经过清理表面缺陷，于加热炉中加热至930～950℃并保温0.5～2h后，在自由锻机进行冲孔，得到中心有通孔的菱形荒坯；将中心有通孔的菱形荒坯置于锻模内，用模锻锻机锻造成卡箍类模锻件，再经切边工序、冲孔工序获得最终产品。该方法极大降低了模锻所需的成形载荷，提高了模具寿命，同时降低了贵重原材料的消耗，保证了钛合金锻件质量。

Description

一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法
技术领域
本发明属于钛合金材料锻造领域，特别涉及一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法。
背景技术
由回转体空心圆柱和径向两个对称枝杈组成的卡箍类锻件，在模锻锤设备上进行锻造时锻件的枝杈部位经常无法充满，且圆柱体部位出现折叠等缺陷。尤其是在生产变形抗力较大、金属流动困难的钛合金锻件时，不仅需要多次重复加热锻造，浪费大量的金属材料，而且恶劣的生产工况会导致模具寿命降低、增加模具成本，甚至因多次加热导致锻件的组织性能降低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法。该方法极大降低了模锻所需的成形载荷，提高了模具寿命，同时降低了贵重原材料的消耗，保证了钛合金锻件质量。
本发明的技术方案为，一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，该卡箍类模锻件由回转体空心圆柱和圆柱外壁上两个径向对称的枝杈组成，包括如下步骤：
(1)将钛合金棒料在加热炉中加热至930～950℃并保温0.5～2h后，用1～2吨的自由锻机将棒料压扁，再经多次锤打制成扁平的长方体荒坯，即高度小于长度和宽度的长方体；
(2)将扁平的长方体荒坯竖起，再将其以最短边为轴倾斜，倾斜至与水平方向呈15～25°角，然后经过多次捶打、整形拔长后锻造成菱形荒坯；
(3)将上述制备的菱形荒坯经过清理表面缺陷，于加热炉中加热至930～950℃并保温0.5～2h后，在自由锻机的下砧上放置漏盘，将加热的菱形荒坯的菱形面置于漏盘上，再在荒坯上放置冲头，并使冲头、荒坯和漏盘的中轴线同心；然后用1～2吨的锻机进行冲孔，得到中心有通孔的菱形荒坯；
(4)将中心有通孔的菱形荒坯置于锻模内，用1～2吨的模锻锻机锻造成卡箍类模锻件，再经切边工序、冲孔工序获得锻件；
其中，由于模锻时锻模模膛枝杈附近温度降低较快，且钛合金材料不易流动，故该部位不易充满，合理的荒坯形状、尺寸至关重要，基于此，控制菱形荒坯菱形面的长对角线的长度D1范围为：(单个锻件枝杈长度的4/3+锻件的圆柱外径长度)＜D1＜锻件两枝杈端头总长度；菱形面短对角线长度D2范围为：(锻件的圆柱内外径间壁厚的4/3+锻件的圆柱内径长度)＜D2＜锻件的圆柱外径长度；
为了使模锻时金属向通孔心部方向流动，降低成形所需的载荷，避免圆柱内径端面附近出现折叠缺陷，因此，需要控制菱形荒坯中心通孔的内径D3的范围为：锻件的冲孔直径＜D3＜锻件的圆柱内径；
并且菱形荒坯的厚度≥锻件的厚度。
上述所述的钛合金材料牌号为TC4、TC6、TA15等。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明利用自由锻机锻造的菱形荒坯为基础，锻造成形了钛合金卡箍类模锻件。
2、该方法极大降低了模锻所需的成形载荷，提高了模具寿命，同时降低了贵重原材料的消耗，保证了钛合金锻件质量。
附图说明
图1、实施例中制备的卡箍类模锻件的主视图；
图2、图1沿AA’方向的剖视图；
图3、实施例1中菱形荒坯的制备过程示意图；
图4、实施例1中菱形荒坯冲孔过程示意图；
图5、实施例1制备的卡箍类模锻件与中心有通孔的菱形荒坯的对应关系图；
其中，1、空心圆柱，2、圆环(连皮)，3、枝杈，4、棒料，5、上砧，6、下砧，7、长方体荒坯，8、冲头，9、漏盘，10、锻模，11、菱形荒坯，12、中心有通孔的菱形荒坯。
具体实施方式
实施例中制作的卡箍类模锻件，如图1和2所示，由回转体空心圆柱1、圆柱内的一个外环与空心圆柱1内壁为一体的圆环(连皮)2和圆柱外壁上两个径向对称的枝杈3组成，其中，空心圆柱1外径为91mm，内径为75mm，圆环内径52mm，两枝杈端头总长度148mm。
实施例1
TC4钛合金材料的卡箍类模锻件，其成形方法包括如下步骤：
(1)将钛合金棒料4在加热炉中加热至930℃并保温2h后，放在1吨的自由锻机的下砧6上，在上砧5的打击下将棒料压扁，如图3(a)所示，再经多次锤打制成扁平的长方体荒坯7，即高度小于长度和宽度的长方体；
(2)将扁平的长方体荒坯竖起，再将其以最短边为轴倾斜，倾斜至与水平方向呈25°角，然后经过多次锤打、整形拔长后锻造成菱形荒坯，菱形荒坯菱形面的长对角线的长度D1为140mm，短对角线长度D2为88mm，如图3(b)所示；
(3)将上述制备的菱形荒坯11经过清理表面缺陷，于加热炉中加热至950℃并保温0.5h后，在自由锻机的下砧3上放置漏盘，将加热的菱形荒坯11的菱形面置于漏盘上，再在荒坯上放置冲头8，并使冲头8、荒坯和漏盘9的中轴线同心，如图4所示；然后用1吨的锻机进行冲孔，得到中心有通孔的菱形荒坯12，中心通孔的内径D3为60mm；
(4)将中心有通孔的菱形荒坯12的尖角圆滑打磨过渡，再将其置于锻模10内，荒坯和锻模的对应关系如图5所示，用2吨的模锻锤锻造成卡箍类模锻件；再将卡箍类模锻件经切边工序、冲孔工序获得最终产品。
实施例2
TC6钛合金材料的卡箍类模锻件，其成形方法包括如下步骤：
(1)将钛合金棒料在加热炉中加热至950℃并保温0.5h后，用1.5吨的自由锻机将棒料压扁，再经多次锤打制成扁平的长方体荒坯，即高度小于长度和宽度的长方体；
(2)将扁平的长方体荒坯竖起，再将其以最短边为轴倾斜，倾斜至与水平方向呈15°角，然后经过多次锤打、整形拔长后锻造成菱形荒坯，菱形荒坯菱形面的长对角线的长度D1为136mm，短对角线长度D2为89mm；
(3)将上述制备的菱形荒坯经过清理表面缺陷，于加热炉中加热至940℃并保温1h后，在自由锻机的下砧上放置漏盘，将加热的菱形荒坯的菱形面置于漏盘上，再在荒坯上放置冲头，并使冲头、荒坯和漏盘的中轴线同心；然后用1.5吨的锻机进行冲孔，得到中心有通孔的菱形荒坯，中心通孔的内径D3为63mm；
(4)将中心有通孔的菱形荒坯置于锻模内，用1.5吨的模锻锤锻造成上述的卡箍类模锻件；再将卡箍类模锻件经切边工序、冲孔工序获得最终产品。
实施例3
TA15钛合金材料的卡箍类模锻件，其成形方法包括如下步骤：
(1)将钛合金棒料在加热炉中加热至930℃并保温1h后，用1吨的自由锻机将棒料压扁，再经多次锤打制成扁平的长方体荒坯，即高度小于长度和宽度的长方体；
(2)将扁平的长方体荒坯竖起，再将其以最短边为轴倾斜，倾斜至与水平方向呈20°角，然后经过多次捶打、整形拔长后锻造成菱形荒坯，菱形荒坯菱形面的长对角线的长度D1为135mm，短对角线长度D2为87mm；
(3)将上述制备的菱形荒坯经过清理表面缺陷，于加热炉中加热至930℃并保温2h后，在自由锻机的下砧上放置漏盘，将加热的菱形荒坯的菱形面置于漏盘上，再在荒坯上放置冲头，并使冲头、荒坯和漏盘的中轴线同心；然后用2吨的锻机进行冲孔，得到中心有通孔的菱形荒坯；中心通孔的内径D3为64mm；
(4)将中心有通孔的菱形荒坯置于锻模内，用1吨的模锻锤锻造成卡箍类模锻件；再将卡箍类模锻件经切边工序、冲孔工序获得最终产品。

Claims (7)

1.一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，该卡箍类模锻件由回转体空心圆柱和圆柱外壁上两个径向对称的枝杈组成，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钛合金菱形荒坯经过清理表面缺陷，于加热炉中加热至930～950℃并保温0.5～2h后，在自由锻机的下砧上放置漏盘，将加热的菱形荒坯的菱形面置于漏盘上，再在荒坯上放置冲头，并使冲头、荒坯和漏盘的中轴线同心；然后用锻机进行冲孔，得到中心有通孔的菱形荒坯；
所述菱形荒坯的成形方法为：
将钛合金棒料在加热炉中加热至930～950℃并保温0.5～2h后，用自由锻机将棒料压扁，再经多次锤打制成扁平的长方体荒坯；
将扁平的长方体荒坯竖起，再将其以最短边为轴倾斜，然后经过多次捶打、整形拔长后锻造成菱形荒坯；
所述长方体荒坯倾斜角度为与水平方向呈15～25°角；
(2)将中心有通孔的菱形荒坯置于锻模内，用模锻锻机锻造成卡箍类模锻件，再经切边工序、冲孔工序获得最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，其特征在于，所述菱形荒坯的菱形面长对角线的长度D1范围为：(单个锻件枝杈长度的4/3+锻件的圆柱外径长度)＜D1＜锻件两枝杈端头总长度。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，其特征在于，所述菱形荒坯的菱形面短对角线长度D2范围为：(锻件的圆柱内外径间壁厚的4/3+锻件的圆柱内径长度)＜D2＜锻件的圆柱外径长度。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，其特征在于，所述菱形荒坯中心通孔的内径D3的范围为：锻件的冲孔直径＜D3＜锻件的圆柱内径。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，其特征在于，所述菱形荒坯的厚度≥锻件的厚度。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，其特征在于，所述自由锻机和模锻锻机的压力为1～2吨。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金卡箍类模锻件的成形方法，其特征在于，所述的钛合金材料牌号为TC4、TC6或TA15。
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