CN105728612A - 一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法 - Google Patents
一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105728612A CN105728612A CN201410766206.5A CN201410766206A CN105728612A CN 105728612 A CN105728612 A CN 105728612A CN 201410766206 A CN201410766206 A CN 201410766206A CN 105728612 A CN105728612 A CN 105728612A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- forging
- forge piece
- titanium alloy
- blocking
- carried out
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
本发明属于锻造技术领域，涉及一种航空用大型复杂钛合金框类精锻件的设计方法，为锻造成形状复杂、尺寸精密、组织及性能优良的大型飞机钛合金结构精锻件，其技术方案为：首先通过计算机有限元模拟(Deform)，依据锻件结构特点，设计专用的等温预锻件；再依据模拟结果设计缩比件(10：1)，进行试验件试制，观察缩比试验件的成形情况；最终投产(1：1)试验件，进行试生产，完成锻件成形。采用该方法锻造成形的大型复杂钛合金锻件的轮廓尺寸为1119×1013×167.5mm，投影面积1.03m2，辐板厚度为10mm，该锻件主要用于航空领域使用的飞机零部件。
Description
技术领域
本发明涉及锻造成形领域，特别是涉及一种航空飞机用大型复杂钛合金框类精锻件的锻造成形方法。
背景技术
采用钛合金制造的航空领域使用的大型零部件，在设计、制作方面已逐渐趋于整体化，如整体框锻件等，由于锻件的尺寸大、辐板薄、筋的高宽比大，再加上锻件尺寸精度、性能及组织要求也较高，增加了锻造成形的难度。
目前通常使用一种大型复杂钛合金框类精锻件的锻造成形方法，该方法把按规格下料的合金棒料经镦粗、冲孔、扩孔，再把坯料加热后装进普通预锻模内锻造成形，最后将预锻件加热转入等温状态下模具内等温成形，锻造出组织和性能良好的复杂钛合金框类精锻件。采用该方法锻造结构复杂、尺寸大的复杂钛合金框类精锻件时，由于采用普通预锻，不仅导致锻件中间坯设计重量偏大，还造成预锻火次多，每火次变形量小等问题直接影响锻件的组织和性能。
采用上述方法及直接用压力机锻造预锻大型复杂钛合金框类精锻件时，由于坯料成形温度低，金属变形抗力大，锻造过程变形死区、火次多导致变形量小、残余应力大均会导致锻件组织、性能及粗加工尺寸不满足要求，从而导致锻件报废，影响型号的研制进度。而且，伴随锻造火次多，大大增加锻件的制作成本及周期。
因此原有的锻造方法已经无法满足设计及型号任务的要求，必须提出新的大型复杂钛合金框类精锻件的锻造方法已满足生产需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种采用等温预锻来实现飞机大型复杂结构件精锻件的锻造成形方法，采用该方法能够锻造出加工余量小、组织及性能优良的复杂框类锻件。
为解决上述技术问题，飞机大型复杂结构件精锻件的锻造成形方法，其技术方案包括以下步骤：
步骤1依据锻件结构特点，利用计算机数值模拟软件(Deform)，设计锻件的预锻件及高温合金预锻模，其目的在于利用钛合金特点条件下的超塑性，完成普通预锻无法实现的预锻件的成形。
步骤2将坯料加热到规定温度下，采用1600T水压机、2.5m数控扩孔机将坯料镦粗、冲孔、扩孔至φ1070×φ900×160mm；随后利用线切割，将环坯一分为二，加工为预锻荒坯。
步骤3首先将骤2荒坯加热200～300℃后，喷涂润滑剂；其次将温合金预锻模预热至坯料加热温度950℃，保温一定时间；最后将加热后的预锻荒坯，转移至预锻模内锻造成形，完成预锻件的制备。
步骤4将步骤3作的预锻件加热至一定温度，转移放入等温终锻模具内，采用较慢速度(0.05～0.5mm/s)，完成终锻锻件的成形。
步骤5将步骤4制作的锻件进行吹砂、打磨、热处理。
采用上述锻造成形方法锻造成形的大型钛合金结构精锻件，其轮廓尺寸1119×1013×167.5mm，投影面积1.03m2，辐板厚度为10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明将锻造工艺中普通预锻代替为等温预锻，获得尺寸精密、组织及性能优良的大型钛合金结构精锻件。
等温预锻工序，有效完成坯料终锻前的金属分配。与普通预锻相比，等温预锻在锻造设备锻压过程中，通过调整锻造速度、坯料及模具温度，有效保证钛合金在规定锻造温度范围内的变形量。等温预锻在制坯方面，有效减少成形火次，保证预锻件各部位变形量，充分细化晶粒，不仅消除了冷模组织，同时得到细小的、均匀的组织。
上述的锻造方法避免航空飞机用大型钛合金框类锻件，火次多、锻造周期长、制作成本高、锻件内应力大等缺点导致最终锻件组织不均匀、批次不稳定、后期加工难度大，提高航空飞机钛合金框类锻件的综合性能和疲劳寿命，能够生产出组织均匀、综合性能优的航空飞机钛合金框类精锻件。
附图说明
图1某型机TA15合金大型飞机复杂结构精锻件的实物照片。
具体实施方式
实施本发明所述的大型飞机复杂结构件精锻件的锻造成形方法需要提供坯料、模具预热炉、压力机、机械手等设备。下面以我国材料牌号为TA15的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C量0.02％、含N量0.02％\含H量0.002％、含O量0.1％、含Al量6.4％、含V量2.3％、含Fe量0.054％、含Si量＜0.10％、含Mo量1.7％、含Zr量2.0％、其余为Ti。
该合金从棒材到生产出合格的大型飞机复杂结构精锻件的工艺步骤如下：
步骤1依据锻件结构特点，利用计算机数值模拟软件(Deform)，设计锻件的预锻件及高温合金预锻模，其目的在于利用钛合金特点条件下的超塑性，完成普通预锻无法实现的预锻件的成形。
步骤2将坯料加热到规定温度下，采用1600T水压机、2.5m数控扩孔机将坯料镦粗、冲孔、扩孔至φ1070×φ900×160mm；随后利用线切割，将环坯一分为二，加工为预锻荒坯。
步骤3首先将骤2荒坯加热200℃～300℃后，喷涂润滑剂；其次将温合金预锻模预热至坯料加热温度900℃～950℃，保温一定时间；最后将加热后的预锻荒坯，转移至预锻模内锻造成形，完成预锻件的制备。
步骤4将步骤3作的预锻件加热至一定温度，转移放入等温终锻模具内，采用较慢速度(0.05～0.5mm/s)，完成终锻锻件的成形。
步骤5将步骤4制作的锻件进行吹砂、打磨、热处理。
图1为某型机TA15合金大型飞机复杂结构精锻件的实物照片。其轮廓尺寸1119×1013×167.5mm，投影面积1.03m2，辐板厚度为10mm。
Claims (1)
1.一种航空用大型复杂钛合金框类精锻件的锻造方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤1依据锻件结构特点，利用计算机数值模拟软件Deform，设计锻件的预锻件及高温合金预锻模，其利用钛合金特点条件下的超塑性，完成普通预锻无法实现的预锻件的成形；
步骤2将坯料加热到规定温度下，采用1600T水压机、2.5m数控扩孔机将坯料镦粗、冲孔、扩孔至φ1070×φ900×160mm；随后利用线切割，将环坯一分为二，加工为预锻荒坯；
步骤3首先将骤2制成的荒坯加热200℃-300℃后，喷涂润滑剂；其次将温合金预锻模预热至坯料加热温度950℃，保温一定时间；最后将加热后的预锻荒坯，转移至预锻模内锻造成形，完成预锻件的制备；
步骤4将步骤3制备的预锻件加热至一定温度，转移放入等温终锻模具内，采用较慢速度0.05～0.5mm/s，完成终锻锻件的成形；
步骤5将步骤4制作的锻件进行吹砂、打磨、热处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410766206.5A CN105728612A (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410766206.5A CN105728612A (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105728612A true CN105728612A (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=56240750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410766206.5A Pending CN105728612A (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105728612A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106670483A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-17 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种ta15合金球形粉末的制备方法 |
| CN106694772A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-24 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种航空发动机用TC17合金β锻轴颈锻件的锻造方法 |
| CN108526381A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-09-14 | 西安三角防务股份有限公司 | 一种超大型铝基复合材料环件的锻造方法 |
| CN108526365A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-14 | 西安三角防务股份有限公司 | 一种大型钛合金中央件的锻造成形方法 |
| CN109773096A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-21 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种提高探伤水平的锻造方法及装置 |
| CN112122523A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-25 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种TiAl基合金静子叶片等温成型制造方法及其装置 |
| CN112159980A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-01 | 国营芜湖机械厂 | 一种飞机防护栅激光熔覆局部防氧化装置及其快速制造方法 |
| CN113000753A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-22 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种gh4169合金锻件的锻造方法 |
| CN115379909A (zh) * | 2020-04-17 | 2022-11-22 | 奥贝尔和杜瓦尔公司 | 通过模切和机械加工制造一体式飞机门的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110290935A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Airbus Operations (S.A.S.) | Method of manufacture by superplastic forming and by fishplating of a rib for an aerodynamic fairing of an aircraft engine mounting pylon |
| CN102513487A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-06-27 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种大型钛合金整体框的锻造方法 |
| CN102566425A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-07-11 | 南昌航空大学 | 一种最佳变形速率构建钛合金等温超塑成形的方法 |
| CN103962487A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-08-06 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种带耳块的大型整体锻造金属框架及其制备方法 |
-
2014
- 2014-12-12 CN CN201410766206.5A patent/CN105728612A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110290935A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Airbus Operations (S.A.S.) | Method of manufacture by superplastic forming and by fishplating of a rib for an aerodynamic fairing of an aircraft engine mounting pylon |
| CN102513487A (zh) * | 2011-12-16 | 2012-06-27 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种大型钛合金整体框的锻造方法 |
| CN102566425A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-07-11 | 南昌航空大学 | 一种最佳变形速率构建钛合金等温超塑成形的方法 |
| CN103962487A (zh) * | 2014-04-08 | 2014-08-06 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种带耳块的大型整体锻造金属框架及其制备方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106694772A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-24 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种航空发动机用TC17合金β锻轴颈锻件的锻造方法 |
| CN106694772B (zh) * | 2016-12-15 | 2019-05-21 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种航空发动机用TC17合金β锻轴颈锻件的锻造方法 |
| CN106670483A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-17 | 西安欧中材料科技有限公司 | 一种ta15合金球形粉末的制备方法 |
| CN108526381A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-09-14 | 西安三角防务股份有限公司 | 一种超大型铝基复合材料环件的锻造方法 |
| CN108526381B (zh) * | 2018-05-22 | 2020-12-18 | 西安三角防务股份有限公司 | 一种超大型铝基复合材料环件的锻造方法 |
| CN108526365A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-14 | 西安三角防务股份有限公司 | 一种大型钛合金中央件的锻造成形方法 |
| CN109773096A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-05-21 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种提高探伤水平的锻造方法及装置 |
| CN115379909A (zh) * | 2020-04-17 | 2022-11-22 | 奥贝尔和杜瓦尔公司 | 通过模切和机械加工制造一体式飞机门的方法 |
| CN112159980A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-01 | 国营芜湖机械厂 | 一种飞机防护栅激光熔覆局部防氧化装置及其快速制造方法 |
| CN112122523A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-25 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种TiAl基合金静子叶片等温成型制造方法及其装置 |
| CN113000753A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-22 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种gh4169合金锻件的锻造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105728612A (zh) | 一种航空飞机用大型钛合金框类精锻件的锻造方法 | |
| CN101745784B (zh) | 一种钛合金气瓶用封头简易成形工艺 | |
| CN104707931B (zh) | 一种大型高温合金盘类模锻件的制造方法 | |
| CN110976727B (zh) | 一种提高钛合金锻件组织均匀性的锻造方法 | |
| CN103706743B (zh) | 一种钛合金鼓筒锻件的模锻成型工艺 | |
| CN103173597B (zh) | 提高大型h13钢热挤压模具使用性能的方法 | |
| CN106363352A (zh) | 一种高强度铝合金环锻件的制造工艺 | |
| CN104588997A (zh) | 一种近等温模锻制备TiAl合金构件的方法 | |
| CN108044007B (zh) | 一种高均匀Ti632211钛合金板材的锻造方法 | |
| CN104139147B (zh) | Sb564 uns n06690合金大型内t形环状锻件坯料的锻制方法 | |
| CN103658477A (zh) | 一种钛合金叶片的锻造工艺 | |
| CN102179669A (zh) | 一种行星架的锻造工艺 | |
| CN104191181A (zh) | 一种镁合金车轮锻压旋压复合成形方法 | |
| CN105057529A (zh) | 变截面空心轴锻件挤压成型方法 | |
| CN204867261U (zh) | 大型轴颈类锻件锻造模具 | |
| CN101618500A (zh) | 一种减速机摆线轮的生产工艺 | |
| CN106694772B (zh) | 一种航空发动机用TC17合金β锻轴颈锻件的锻造方法 | |
| CN105414233A (zh) | 一种带背压反挤压模具及采用该模具的加工工艺 | |
| CN102744569A (zh) | 大型离心风机用叶轮盖盘的板材翻边镦粗弯曲热锻工艺 | |
| CN109332482A (zh) | 一种蓄压器膜盒膜片优化冲压成形工艺方法 | |
| CN108237197A (zh) | 一种改善结构钢大型环形件探伤的锻造方法 | |
| CN109702124A (zh) | 不锈钢铆螺母的镦制工艺 | |
| CN111659846A (zh) | 一种gh141异形环锻件晶粒均匀化的锻造方法 | |
| CN204524137U (zh) | 行星齿轮锻造加工装置 | |
| CN108043964B (zh) | 使用低熔点合金的薄板无余量防皱成形模具及成形方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160706 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |