CN105382167A - 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法 - Google Patents
超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105382167A CN105382167A CN201510821118.5A CN201510821118A CN105382167A CN 105382167 A CN105382167 A CN 105382167A CN 201510821118 A CN201510821118 A CN 201510821118A CN 105382167 A CN105382167 A CN 105382167A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- sheath
- ultra
- die
- fine grain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005242 forging Methods 0.000 claims description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 14
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000010080 roll forging Methods 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical class [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000010275 isothermal forging Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
- B21J13/02—Dies or mountings therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
- B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
- B21J5/08—Upsetting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K29/00—Arrangements for heating or cooling during processing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
- B21K3/04—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
一种用于碳纤维叶片的超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法，采用钛合金毛坯在模具型腔中加热后经正、反挤压得到弧形带侧壁的半成品，再由带有V形结构凸模的弯曲模挤压制成。本发明创新地先对钛合金TC4晶粒组织做超细化处理，使其超塑性成形温度由900℃降到650℃，然后通过一般热模具钢成形，以大幅度降低成本。用精密模锻方法在保护性气氛中成形薄壁，使其极少机械加工，保护流线完整流畅，以大幅度提高其抗应力腐蚀能力；其强度也增加20～30％。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种金属处理领域的技术，具体是一种用于碳纤维叶片的超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法。
背景技术
现代航空发动机风扇和压缩机叶片使用碳纤维制造。由于在保证结构强度和可靠性条件下大幅度地减轻了质量，与钛合金叶片比较有更为光明的前景。
但是，碳纤维叶片最大弱点，即叶片在使用过程中，前缘部分最常受到表面磨蚀和外面进入物体打击作用，砂石和飞鸟等等。因此为了保证飞行安全，叶片的前缘借助于固定零件或胶水施以高强度钛合金保护。然而，钛合金防护套的制造是足够复杂的课题，因为防护套有不同截面，零件的截面厚度差很大，包括薄的壁和增强的厚重前缘横截面；此外，护套有复杂的空间形状，包括在水平面方向上有曲面形状和直立弯曲平面。
美国有色燃气透平公司(ChromalloyGasTurbineCorporationUSA)设计并使用钛合金TC4(Ti-6Al-4V)立体毛坯制造护套。毛坯借助铣削制出内部V形型腔。接着在模具中挤压成形侧壁，挤压温度850～900℃，再进行最后的机械加工。零件的壁厚只有0.5～0.2mm。没有保护性气体导致表面气体饱和。在如此高的温度下挤压钛合金，务必需要昂贵的镍基高温合金做模具；在没有保护气氛下作业，使挤出薄壁受到气体(如氧气、氢气等)伤害。为了去除工件受浸的表面，必须要做大量机械加工，这样，不仅切除了受气体浸蚀表面，而且也切除了挤压中形成的纤维流线，使流线外露，增加应力腐蚀机会。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103009018A，公开(公告)日2013.04.03，公开了一种超细晶、高强度合金叶片锻件的制造方法，制造过程包括，挤压、终锻、切毛边、热处理，所述的挤压过程前采用钡盐炉加热；所述的挤压模具采用“菱形叶身和榫头”对开式方形锥台结构，并对挤压模具喉部进行强化处理；但该技术二次挤压(变形量20～60％)只能达到细晶粒，且该工艺无法适用于钛合金TC4。
中国专利文献号CN1439467，公开(公告)日2003.09.03，公开了一种热强钛合金叶片的挤压、精密辊锻方法，采用挤压小余量半精锻叶片作为辊锻工艺的坯料，采取有效防护润滑涂层，和采用化学铣削工艺清除各种加热中形成的污染层；优选中温辊锻工艺实现了中、小型压气机钛合金叶片微余量(≤0.10mm)的精密辊锻成形；以及采用真空除氢和调整叶片组织性能的热处理相结合的工艺，主要工艺流程是：下料，涂玻璃润滑剂；热挤压；打磨、清理玻璃润滑剂；化铣除污染层；真空再结晶退火；粗加工叶片榫头及转接圆角；温热辊锻；第二次除玻璃润滑剂及化铣除污染；真空除氢及再结晶退火；校正；第二次退火；精密机械加工，但该技术处理对象形状较为简单，截面变化小。无法适用于护套的成形。
中国专利文献号CN103781588A，公开(公告)日2014.05.07，公开了一种制作用于加强叶片12的前缘16的加强件30的方法，其中，所述加强件30通过受压热喷涂在所述前缘16上沉积金属涂层来制作。一种叶片12，特别是涡轮机引擎的叶片，直升机的叶片，或者螺旋桨的叶片，在其中前缘16受到这样的加强件的保护。但该技术中热喷涂到前缘上的金属仅受压力40Pa，不能经受超塑性模锻挤压那样压力80～120MPa充分变形，因此有些像铸造组织那样晶粒粗大，这样护套抗冲击力和耐蚀能力远远不如钛合金的挤压件强度极限σb＝1200～1500MPa；此外，该技术对喷涂表面处理、设备、填料等都很复杂、繁琐，实施条件要求苛刻。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法，先对钛合金TC4晶粒组织做超细化处理，使其超塑性成形温度由900℃降到650℃；然后通过一般热模具钢成形，不必用昂贵的难以机械加工的高温合金做模具，以大幅度降低成本。用精密模锻方法在保护性气氛中成形薄壁，使其极少机械加工，保护流线完整流畅，以大幅度提高其抗应力腐蚀能力，其强度也增加20～30％。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具，包括：上模机构以及带有模芯的下模机构，其中：下模机构内设有倒梯形空腔，模芯活动设置于空腔内并正对上模机构；该模芯由两块相同结构且相对设置的半凹模组成，两个半凹模和上模机构中的凸模构成模具型腔。
所述的上模机构包括：由上而下依次固定连接的上模板、上模座以及定位圈，以及活动设置于定位圈内的凸模，其中：定位圈与上模机构固定连接。
所述的凸模的顶端为U形结构或V形结构，分别可以用于正反挤压和弯曲校正处理。
所述的半凹模优选根据凸模顶端的结构不同和工步工件形状不同具有对应的半凹模尺寸。
所述的定位滑道的外部优选设有感应加热器，对应所述的半凹模中设有与之相连的热电偶，从而实现对毛坯及模具温度的控制。
所述的滑动连接通过导柱机构实现。
所述的下模机构包括：固定设置于下模座上的模芯固定块和定位滑道，以及活动设置于模芯固定块和定位滑道之间的两个导套，其中：模芯固定块和定位滑道构成所述倒梯形空腔，两块相同结构且相对设置的导套正对所述半凹模的底部。
所述的导套通过下顶杆驱动并进行向上运动以实现退料。
所述的上模座和下模座中优选设有冷却水管。
本发明涉及一种基于上述模具的超细晶粒钛合金护套的复合挤压成形方法，采用钛合金毛坯在模具型腔中加热后正反挤压得到弧形带侧壁的半成品，再由带有V形结构凸模的弯曲模挤压制成。
所述方法具体包括以下步骤：
1)原始毛坯置于模具型腔中，对模具型腔中的原始毛坯通过中频感应方式同步加热。
所述的同步加热，优选加热温度为650℃。
所述的原始毛坯为具有超细晶粒组织的钛合金带材，采用钛合金棒料经过变换轴向载荷锻造，然后在逐步降低温度条件下沿着X、Y、Z轴方向反复多次镦粗拔长，最后再轧制成带材，具体为：先将高H、直径D的圆棒镦粗到高0.4H，滚圆后垂直于原轴线方向拔长至H高；再进行第二次镦粗-拔长；再进行第三次镦粗拔长；经反复多次变换x、y、z轴方向多次镦粗拔长，对数变形量E＝3，相当锻造比达到20即满足超细晶粒要求。在镦粗过程中逐步降低温度，始镦温度为750℃，降到650℃。
所述的原始毛坯由于轧制而在水平面上具有曲线形状，必须校直校平。
所述的模具型腔与原始毛坯之间优选设有润滑剂，进一步优选在设置润滑剂前对原始毛坯进行喷丸处理。
2)闭合模具型腔后在保护气氛中打开中频感应加热并进行正挤压成形，得到带有前缘部加强部分的护套。
所述的正挤压的变形速度为0.3～0.5mm/min。
3)在同一副的模具型腔内随着压机滑块继续下行进行反挤压成形，得到弧形带侧壁的挤压半成品。
所述的反挤压的变形速度为：0.3～0.5mm/min。
4)采用顶端为V形结构的凸模对半成品进行弯曲并校正，得到超细晶粒钛合金护套精密锻件。
本发明涉及上述方法制备得到的超细晶粒钛合金护套，为长条形V形结构，该护套内腔的曲线形状与叶片外缘相匹配。
本发明涉及上述超细晶粒钛合金护套的应用，通过高强度粘结剂固定于叶片上。
技术效果
与现有技术相比，本发明工艺得到的护套壁的成形均匀，在壁部对数变形程度达到e≈3，力学性能平均提高20～30％。在温度不超过700℃条件下，本发明大幅度地降低了制造零件的成本。
附图说明
图1为护套超塑性复合挤压模具示意图；
图中：a为装配示意图；b～d为模芯工作示意图；1螺钉、2上模板、3定位圈、4感应加热器、5螺钉、6定位滑道、7销钉、8螺钉、9毛坯、10下顶杆、11凸模、12导销、13半凹模、14通水上模座、15凹模固定块、16导套、17导柱、18热电偶、19冷却水管、20通水下模座、21垫板、22护套正挤前缘后半成品、23护套反挤侧壁后半成品。
图2为棒材经过变换轴向载荷镦拔示意图；
图3为V形结构的凸模的弯曲工步示意图：
图中：24护套锻件；
图4为在挤压弯曲工步中毛坯变形过程示意立体图：
图中：a为坯料在半凹模具中的变化过程示意图；b为毛坯的变形阶段示意图；
图5为毛坯显微组织示意图；
图6为本发明成品护套锻件立体示意图；
图7为护套试样显微组织示意图；
图中：a为试样取自前缘部，b为试样取侧壁。
具体实施方式
本实施例以钛合金TC4为实施材料，毛坯超细晶粒组织的制备包括要用直径φ70mm棒料、变换轴向载荷、在逐步降低温度条件下沿着X、Y、Z轴方向反复多次镦粗、拔长，如图2所示，其具体操作步骤如下：
采用组分为：5.8～6.5％Al、3.9～4.2％V、0.12％Fe、＜0.15％Si、0.08％C、＜0.02％N、＜0.01％H、＜0.15％O以及余量为Ti的φ70mm棒料，其α+β/β的转变温度为990℃。
第一步：将圆柱形棒料在微氧化气氛中升温加热至800℃±10℃；
第二步：在2吨电液自由锻锤上对待锻坯进行多次镦粗拔长变形，使其对数变形程度达到e≈3，其锻造比在20左右。然后置于炉中600℃完全退火，随炉冷却至室温，制成轧坯。
第四步：在600℃环境下将轧坯轧制成厚5mm带材，其对数变形程度e≈3。变形结果平均晶粒度在0.5μm，如图5所示。
本实施例采用的设备为数控等温锻造液压机，其主要技术参数为：公称力25MN、活动横梁工作速度0.05～0.30mm/s、液体工作压力25MPa、工件及模具加热温度≤1200℃、工作台有效尺寸为2500×1800mm。
本实施例具体通过以下操作实现复合挤压工艺：
1)采用钛合金TC4作为原始毛坯的材料，从获得的具有超细晶粒组织的带材中切割出整齐的坯料尺寸5×10×270mm，对坯料做抛丸处理；
2)如图1a所示，对原始毛坯1涂上FR-6玻璃润滑剂，然后将图1b～d中模芯装入图1a模具中，其中两半凹模由工具钢5Cr3W3MoVSi制成的，该模芯由两块相同结构且相对设置的半凹模13组成。
所述的毛坯的形状在水平面上有曲线形状和垂直平面上有扭角，在挤压前对相应平面进行了校正。
所述的FR6玻璃润滑剂，其组分及质量百分比为54％SiO2、5％Al2O3、8.5％B2O3、27.5％Na2O、5％CaO。
为了润滑剂能粘附在坯料表面，用喷雾器喷到坯料表面上，喷涂后在空气中干燥20～30分钟或在60℃～80℃烘箱中烘干。完成后原始毛坯1的表面具有厚度为0.1mm～0.2mm的涂层。该涂层在变形过程中使模具和坯料之间的摩擦系数减小到0.08～0.10；从而使模具寿命延长20～30％。
所述的半凹模13分别由内向外固定在凹模固定块15上，且合模后的内壁形状与护套各变形工步锻件22～23的外形相匹配；半凹模13合模后以及与U形结构的凸模4组成模具型腔。
所述的模具为工具钢5Cr3W3MoVSi制成，其热处理硬度为48～52HRC。
如图1所示，所述的模具中的定位滑道6与下模座固定且与垂直方向成25°倾角；当下顶杆10顶起时，导套16中两个半模向上运动时，由于它们分别固定在凹模固定块15上，于是半凹模与凹模固定块沿滑道6上行而张开，其水平打开的距离，恰好取出锻件。
所述的下顶杆10的行程为150mm，这样的顶出行程保证定位滑道上升时沿滑槽打开的距离，可以顺利取出锻件。
当压力机滑块回程时，随着顶杆的下落，模芯随自重滑落到下模座底部，两半模合拢。毛坯放入型腔中，随着压力机滑块下行，带动固定在滑块下平面上的上模与下模合模，对坯料进行挤压锻造。锻造结束，顶杆顶出锻件，形成脱模，这样循环反复，可以生产传统生产无法脱模的复杂精密零件。
3)在校平模具水平面条件下，将原始毛坯敷设于模具型腔中，然后通过中频感应加热装置将模具和毛坯加热到650℃，使用凸模对原始毛坯进行第一工步变形，即正挤压成形，完成半成品护套5的前缘加强部分，如图1c所示。
所述的正挤压的变形速度为0.3～0.5mm/min。在此情况下储存材料以用于成形侧壁。
4)当凸模继续下行时在同一模膛中进行第二工步，即反挤压成形，完成护板5的侧壁，如图1d所示，并使毛坯成形成所需形状，得到半成品复合挤压件；
所述的反挤压的变形速度为0.3～0.5mm/min。
如图4a和图4b所示，为上述步骤1～4过程中原始毛坯在模具中变形时状态以及对应阶段成形影象。
5)如图3所示，将半成品移入毗邻且加热至与图1d同样温度的类似结构的弯曲模中，通过V形结构的凸模实现第三工步变形，即弯曲成形。
所述的弯曲模包括：带有型槽的凹模和V形结构的凸模，如图3所示。
将步骤5)得到的锻件进行检测，其在外形上无折叠和夹层缺陷。从护套壁部和前缘所剖出的试样显微组织，分别如图7a和7b所示。
通过半透明电子显微镜测定锻件平均晶粒尺寸为0.3～0.5μm。晶粒尺寸减小到0.3μm说明，在反挤压条件下，壁部金属遭受了剧烈塑性变形。壁部的成形均匀，在壁部对数变形程度达到e≈3。储存了能量并减小了晶粒尺寸，使材料强度增加20～30％。
根据上述实施例结果，表明本发明可以实施护套零件的大批量生产，如图6所示，为小批量生产后精密模锻件。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (10)
1.一种超细晶粒钛合金护套的复合挤压成形模具，其特征在于，包括：上模机构以及带有模芯的下模机构，其中：下模机构内设有倒梯形空腔，模芯活动设置于空腔内并正对上模机构；该模芯由两块相同结构且相对设置的半凹模组成，两个半凹模和上模机构中的凸模构成模具型腔。
2.根据权利要求1所述的复合挤压成形模具，其特征是，所述的上模机构包括：由上而下依次固定连接的上模板、上模座以及定位圈，以及活动设置于定位圈内的凸模，其中：定位圈与上模机构固定连接。
3.根据权利要求1所述的复合挤压成形模具，其特征是，所述的凸模的顶端分别为U形结构和V形结构，分别用于正反挤压和弯曲校正处理。
4.根据权利要求1所述的复合挤压成形模具，其特征是，所述的下模机构包括：固定设置于下模座上的模芯固定块和定位滑道，以及活动设置于模芯固定块和定位滑道之间的两个导套，其中：模芯固定块和定位滑道构成所述倒梯形空腔，两块相同结构且相对设置的导套正对所述半凹模的底部。
5.一种基于上述任一权利要求所述模具的超细晶粒钛合金护套的复合挤压成形方法，其特征在于，采用钛合金毛坯在模具型腔中加热后正反挤压得到弧形带侧壁的半成品，再由带有V形结构凸模的弯曲模挤压制成。
6.根据权利要求5所述的复合挤压成形方法，其特征是，所述方法具体包括以下步骤：
1)原始毛坯置于模具型腔中，对模具型腔中的原始毛坯通过中频感应方式同步加热；
2)闭合模具型腔后在保护气氛中打开中频感应加热并进行正挤压成形，得到带有前缘加强部分的护套半成品；
3)在相同的模具型腔内随着压机滑块继续下行进行反挤压成形，得到弧形带侧壁的半成品；
4)采用顶端为V形结构的凸模对半成品进行弯曲并校正，得到超细晶粒钛合金护套精密锻件。
7.根据权利要求6所述的复合挤压成形方法，其特征是，所述的原始毛坯为具有超细晶粒组织的钛合金带材，采用钛合金棒料经过变换轴向载荷锻造，然后在逐步降低温度条件下沿着X、Y、Z轴方向反复多次镦粗拔长，最后再轧制成带材，具体为：先将高H、直径D的圆棒镦粗到高0.4H，拔方滚圆后垂直于原轴线方向拔长至H；再按第一次工艺及尺寸进行第二次镦粗-拔长；再进行第三次镦粗拔长；经反复多次变换x、y、z轴方向多次镦粗拔长，对数变形量e≈3，相当锻造比达到20，即可达到超细晶粒要求；在镦粗过程中逐步降低温度，始镦温度为750℃，降到650℃；由于原始毛坯轧制造成在水平面上具有曲线形状，必须校平校直。
8.根据权利要求6或7所述的复合挤压成形方法，其特征是，所述的模具型腔与原始毛坯之间设有润滑剂，并在设置润滑剂前对原始毛坯进行喷丸处理。
9.根据权利要求6所述的复合挤压成形方法，其特征是，所述的正挤压的变形速度为0.3～0.5mm/min；所述的反挤压的变形速度为：0.3～0.5mm/min。
10.一种根据权利要求5～9中的任一所述方法制备得到的超细晶粒钛合金护套，其特征在于，该护套为长条形内腔V形结构，该护套的内形曲线形状与叶片外缘相匹配，并粘结固定于叶片外缘上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510821118.5A CN105382167B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510821118.5A CN105382167B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105382167A true CN105382167A (zh) | 2016-03-09 |
| CN105382167B CN105382167B (zh) | 2017-10-03 |
Family
ID=55415307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510821118.5A Active CN105382167B (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105382167B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107671219A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-09 | 烟台市台海集团有限公司 | 一种大直径长管坯的挤压锻造方法 |
| CN108326066A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-07-27 | 徐州工程学院 | 复合超耐磨叶片挤压模具 |
| CN109059653A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-21 | 九江学院 | 一种用于制作多元复合防弹衣的材料及其性能强化方法 |
| CN109632455A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种陶瓷型芯烧结变形量的检测方法 |
| CN116571674A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-08-11 | 陕西长羽航空装备股份有限公司 | 一种航空飞机叶片的加工设备及加工方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03238136A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-23 | Nissan Motor Co Ltd | トリポード型等速ジョイント用アウタレースの鍛造方法 |
| CN2691726Y (zh) * | 2004-03-24 | 2005-04-13 | 中国兵器工业第五九研究所 | 长条状凸筋铝合金无拔模斜度等温精密成形模具 |
| CN102310154A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-11 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种合金叶片精锻过程中的模具 |
| CN103567763A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-12 | 中北大学 | 一种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法 |
| CN104308058A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-28 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种钛合金叶片锻造成形的方法 |
| CN205165702U (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-20 | 浙江申吉钛业股份有限公司 | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具 |
-
2015
- 2015-11-24 CN CN201510821118.5A patent/CN105382167B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03238136A (ja) * | 1990-02-15 | 1991-10-23 | Nissan Motor Co Ltd | トリポード型等速ジョイント用アウタレースの鍛造方法 |
| CN2691726Y (zh) * | 2004-03-24 | 2005-04-13 | 中国兵器工业第五九研究所 | 长条状凸筋铝合金无拔模斜度等温精密成形模具 |
| CN102310154A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-11 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种合金叶片精锻过程中的模具 |
| CN103567763A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-12 | 中北大学 | 一种大型长锥喇叭筒件的挤压成形方法 |
| CN104308058A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-28 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种钛合金叶片锻造成形的方法 |
| CN205165702U (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-20 | 浙江申吉钛业股份有限公司 | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107671219A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-09 | 烟台市台海集团有限公司 | 一种大直径长管坯的挤压锻造方法 |
| CN107671219B (zh) * | 2017-11-15 | 2019-02-01 | 烟台市台海集团有限公司 | 一种大直径长管坯的挤压锻造方法 |
| CN108326066A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-07-27 | 徐州工程学院 | 复合超耐磨叶片挤压模具 |
| CN108326066B (zh) * | 2018-02-22 | 2023-08-15 | 徐州工程学院 | 复合超耐磨叶片挤压模具 |
| CN109059653A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-21 | 九江学院 | 一种用于制作多元复合防弹衣的材料及其性能强化方法 |
| CN109632455A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-16 | 中国科学院金属研究所 | 一种陶瓷型芯烧结变形量的检测方法 |
| CN116571674A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-08-11 | 陕西长羽航空装备股份有限公司 | 一种航空飞机叶片的加工设备及加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105382167B (zh) | 2017-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105382167A (zh) | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具及方法 | |
| CN100467156C (zh) | Gh4169合金盘形锻件在空气中的近等温锻造方法 | |
| CN102896267B (zh) | 一种tc17钛合金盘形锻件的等温锻造方法 | |
| US7685857B2 (en) | Curved extrusions and method of forming the same | |
| CN110976727B (zh) | 一种提高钛合金锻件组织均匀性的锻造方法 | |
| CN205165702U (zh) | 超细晶粒钛合金护套及其复合挤压成形模具 | |
| CN105665468B (zh) | 一种高精度大直径薄壁钛管材的制备方法 | |
| CN109079072A (zh) | 大型tc4合金环件组织均匀性锻造方法 | |
| CN101559471A (zh) | 铝合金复杂盘类零件等温精密锻造工艺方法 | |
| CN108907619B (zh) | 一种钛合金薄壁精密型材复合加工方法 | |
| CN113369428A (zh) | 一种大尺寸TC17钛合金β锻整体叶盘锻件制备方法 | |
| CN101780624A (zh) | 一种钛合金蜗壳件成型方法 | |
| CN106425314A (zh) | 一种带筋钛合金曲率构件的组合制造方法 | |
| CN110640003A (zh) | 钛合金超厚壁板的成形工艺方法 | |
| CN109604444A (zh) | 一种大尺寸铝合金蒙皮的成形模具及成形方法 | |
| US20180093316A1 (en) | Method and apparatus for forming a compound curvature metal skin | |
| CN103480681A (zh) | 一种大舌比半空心型材的模具结构及其制造方法 | |
| CN109332410B (zh) | 一种大长径比空心薄壁轴挤压制备装置及方法 | |
| CN1285249A (zh) | 扇形多边框体锻件成形的方法 | |
| CN112355214B (zh) | 一种重型火箭捆绑支座用大尺寸锻件的制备方法 | |
| CN113399608B (zh) | 一种tb6钛合金异型连接件锻造成形方法 | |
| CN115572858A (zh) | 一种细小全片层变形TiAl合金及其制备方法 | |
| CN103846635A (zh) | 一种汽车发动机曲轴的锻造方法 | |
| CN115121751A (zh) | 镍基高温合金空心涡轮盘轴一体锻件的成形方法 | |
| CN209663992U (zh) | 一种镁合金变截面轧制模压复合成型设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Ultrafine grain titanium alloy sheath and its composite extrusion forming mold and method Effective date of registration: 20231106 Granted publication date: 20171003 Pledgee: Meixi Branch of Zhejiang Anji Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHEJIANG SHENJI TITANIUM INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002528 |