CN105537483A - β相钛合金饼坯的镦粗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种β相钛合金饼坯的镦粗方法，其步骤为：先将β相钛合金棒材按常规方法镦粗，使其变形量达到23％～30％；再使用专用工装对中间饼坯的端面进行局部变形。该方法能够有效地消除常规镦粗方法中出现的变形死区等缺陷，能够有效地提高β相钛合金饼坯的组织均匀性，从而提高锻件的性能。该方法用于β相钛合金饼坯的镦粗。

Description

β相钛合金饼坯的镦粗方法

技术领域

本发明涉及一种饼坯的镦粗方法，特别是涉及了β相钛合金饼坯的镦粗方法。

背景技术

镦粗是采用锻压机将金属材料的高度减小而横截面增大的锻造工艺，是锻造行业的一道重要而又最基本的工序，能够为后续工序，如自由锻、模锻、环轧等提供坯料。通常，在对饼坯的镦粗过程中，由于锻压机的上下砧板分别与棒坯的上下端面存在很大的摩擦，最终导致饼坯上下端面均存在着一定的变形死区(如图1所示)。相对于饼坯的其他区域，该区变形较小甚至无变形，导致了饼坯变形不均匀性。该变形不均匀性直接影响到饼坯的组织性能的不均匀性，甚至对后续锻造工序产生消极影响，最终影响到产品的组织性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用端面局部变形的镦粗方法，实现β相钛合金饼坯的镦粗，以提高β相钛合金饼坯的组织均匀性，从而提高锻件的性能。

为解决上述技术问题，本发明所述β相钛合金饼坯的镦粗方法，其技术方案包括以下步骤：

把直径为D、高度为H的β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，驱动锻锤向下将棒材镦粗至高度为H₀＝(0.70～0.77)H，其变形量为23％～30％，获得中间饼坯；

将专用工装经过中间饼坯的中心横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次局部变形；将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第二道压痕，压痕的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三次局部变形；将专用工装取出，驱动锻锤压向中间饼坯，在锻锤与下砧板的作用下，使中间饼坯的压痕完全消失，完成上端面的局部镦粗；

将中间饼坯翻转过来，按照上述上端面局部镦粗的操作，在中间饼坯的另一端面上完成下端面的局部镦粗，获得β相钛合金饼坯。

所述专用工装对中间饼坯的压痕深度为：

其中，H为棒材的高度；

H₀为中间饼坯的高度；

σ为常规变形时变形死区所占体积的比例，取0.15～0.3。

所述专用工装为棒材，其宽度d＝(0.2～0.3)D₀；D₀为中间饼坯的直径。

所述β相钛合金为TB2合金。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明所述β相钛合金饼坯的镦粗方法，通过采用对饼坯的端面进行局部变形的镦粗方法制备β相钛合金饼坯，该方法的优点在于，所得β相钛合金饼坯变形均匀，不存在变形死区，很大程度上提高了后续锻造成形的锻件性能。

本方法先将β相钛合金饼坯常规镦粗至H₀＝(0.70～0.77)H，是为了保证β相钛合金饼坯中间区域的变形量能够达到23％～30％；专用工装对中间饼坯的压痕深度为是为了保证β相钛合金饼坯变形死区通过端面局部变形，其变形量能够与中间区域一致。

本方法所述专用工装的宽度d＝(0.2～0.3)D₀，能够保证在对中间饼坯的压痕进行平整时不会发生折叠等缺陷。

采用上述方法制备的β相钛合金饼坯，锻造成形后获得了组织均匀、性能较好的锻件，以牌号为TB2的β相钛合金锻件为例：

经检测该合金锻件组织均匀、晶粒细小，符合技术条件要求。

经检测该合金锻件无凹槽、折叠等表面缺陷。

经检测该合金锻件的室温拉伸性能，其抗拉强度为1411Mpa～1451Mpa(大于使用要求的1345Mpa)，其抗拉强度为1056MPa(大于设计使用要求的1023.3MPa)，断后伸长率为10％(大于设计使用要求的9％)。

经检测该合金锻件的高温拉伸持久试验的检测结果也均符合技术条件要求。

上述理化检测结果表明，采用改进后的β相钛合金饼坯成形的TB2合金锻件各项性能指标均符合要求。

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是现有技术镦粗的饼坯示意图。

图2是中间饼坯结构示意图

图3是中间饼坯端面局部变形示意图。

图4是专用工装的旋转示意图。

具体实施方式

实施本发明所述的β相钛合金饼坯镦粗方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手、专用工装等设备。下面以我国材料牌号为TB2的β相钛合金为例来详细说明该方法的具体实施方式：

该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Mo量4.7％～5.7％、含V量4.7％～5.7％、含Cr量7.5％～8.5％、含Al量2.5％～3.5％、含Fe量≤0.30％、含C量≤0.05、含N量≤0.04％、含H量0.015％、含O量0.15％、余量为Ti、其他元素总和≤0.40。

本方法的步骤如下：

步骤1：常规镦粗。

把直径为D、高度为H的β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，为了保证镦粗后β相钛合金饼坯中间区域的变形量能够达到23％～30％，将棒材镦粗至高度为H₀＝(0.70～0.77)H，获得中间饼坯1，如图2所示。

步骤2：上端面局部镦粗。

如图所示，将专用工装2经过中间饼坯1的中心横放在中间饼坯1上，为保证在对中间饼坯1的压痕进行平整时不会发生折叠等缺陷，所用专用工装2的宽度d＝(0.2～0.3)D₀，驱动锻锤以F大小的压力，向下压专用工装2，专用工装2在中间饼坯1上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次局部变形；如图3所示，将专用工装2绕中间饼坯1的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯1上，驱动锻锤向下压专用工装2，专用工装2在中间饼坯1上形成第二道压痕，压痕的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装2绕中间饼坯1的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯1上，驱动锻锤向下压专用工装2，专用工装2在中间饼坯1上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三次局部变形；将专用工装2取出，驱动锻锤压向中间饼坯1，在锻锤与下砧板的作用下，使中间饼坯1的压痕完全消失，完成上端面局部镦粗。

为了使β相钛合金饼坯变形死区通过端面局部变形，其变形量能够与中间区域一致，达到23％～30％，所述专用工装对中间饼坯的压痕深度为： $h=\mathrm{\σ}\·\frac{{\mathrm{HH}}_0-H_0^2}{2H}$

其中，H为棒材的高度；

H₀为中间饼坯的高度；

σ为常规变形时变形死区所占体积的比例，取0.15～0.3。

步骤3：下端面局部镦粗。

将中间饼坯翻转过来，按照上述上端面局部镦粗的操作，在中间饼坯的另一端面上完成下端面的局部镦粗，获得β相钛合金饼坯。

Claims (4)

1.一种β相钛合金饼坯的镦粗方法，其特征在于，包括以下步骤：

把直径为D、高度为H的β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，驱动锻锤向下将棒材镦粗至高度为H₀＝(0.70～0.77)H，其变形量为23％～30％，获得中间饼坯；

将专用工装经过中间饼坯的中心横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次局部变形；将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第二道压痕，压痕的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三次局部变形；将专用工装取出，驱动锻锤压向中间饼坯，在锻锤与下砧板的作用下，使中间饼坯的压痕完全消失，完成上端面的局部镦粗；

将中间饼坯翻转过来，按照上述上端面局部镦粗的操作，在中间饼坯的另一端面上完成下端面的局部镦粗，获得β相钛合金饼坯。

2.根据权利要求1所述的β相钛合金饼坯的镦粗方法，其特征在于，所述β相钛合金为TB2合金。

3.根据权利要求1或2所述的β相钛合金饼坯的镦粗方法，其特征在于，所述专用工装对中间饼坯的压痕深度为：

其中，H为棒材的高度；

H₀为中间饼坯的高度；

σ为常规变形时变形死区所占体积的比例，取0.15～0.3。

4.根据权利要求1或2所述的β相钛合金饼坯的镦粗方法，其特征在于，所述专用工装为棒材，其宽度d＝(0.2～0.3)D₀，其中，D₀为中间饼坯的直径。