CN107414001A - 特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法 - Google Patents

特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法 Download PDF

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占立水
李艳英
夏春林
欧阳斌
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Abstract

本发明公开了一种特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其步骤为：先将钛合金棒材镦粗成饼坯，将饼坯放在旋转工作台中心，驱动锤头对饼坯进行锻造，每下压一次后将旋转工作台旋转一个角度，进行第二次下压，直到该面完全成形，将锻件翻转过来，以同样的方式对锻件的另一面成形，再经过修整后得到特大型钛合金桨毂锻件。该方法能够克服设备能力不足，获得形状尺寸、组织性能良好的特大型钛合金桨毂成形。该方法用于特大型钛合金桨毂锻件成形。

Description

特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法
技术领域
本发明涉及一种锻造成形方法，特别是涉及了特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法。
背景技术
桨毂是直升机旋翼系统核心元件，旋翼系统产生的升力通过桨毂中央件传递，对抗疲劳性能要求严格。目前国内桨毂锻件规格较小，采用近等温锻进行生产。而新一代的大重型直升机，重量是普通直升机的3到4倍，桨毂也比普通直升机大很多。目前，仍缺乏重型装备以及成熟的高温模具铸造技术，采用等温锻生产桨毂中央件可以降低设备吨位，但大型模具铸造技术跟不上，模具通常存在大量的缩孔、缩松的现象，模具寿命得不到保障，锻件研发成本投入过大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用分步锻造成形方法生产特大型钛合金桨毂锻件，一方面克服设备能力不足，降低制造成本，另一方面能够获得形状尺寸、组织性能良好的特大型钛合金桨毂锻件。
为解决上述技术问题，本发明所述特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其技术方案包括以下步骤：
按照一定的规格将钛合金下料成棒材，将钛合金棒材加热至1180±20℃，并以有效厚度×(0.3～0.7)min/mm保温，然后在压力机上镦粗成饼坯，终锻温度≥850℃；镦粗过程允许多火次完成，每火次结束时，需要趁热回炉保温时间减半；镦粗过程中若出伤，必须将伤排净后方可继续；镦粗过程中，锻锤下压速度≤20mm/s；
将饼坯加热至1180±20℃，并以有效厚度×(0.3～0.7)min/mm保温，然后放在旋转工作台上，饼坯的中心与旋转工作台的中心重叠；驱动阳面锤头对饼坯的阳面进行锻造；阳面锤头与饼坯的接触面积S≤F/δ，其中F为驱动力，δ为材料的流动应力；每下压一次后，将阳面锤头抬起，并将旋转工作台逆时针旋转α角，驱动阳面锤头进行第二次下压，以此类推，直至阳面成形，得到一次荒型；旋转工作台每次旋转的角度α≤2d2/S，其中为阳面锤头的宽度，S为阳面锤头的与饼坯的接触面积；将一次荒型翻转过来，将阳面锤头换成阴面锤头，对一次荒型的阴面进行锻造，其步骤与阳面的锻造一样，得到二次荒型；对二次荒型进行修整后，得到最终的特大型钛合金桨毂锻件。
所述阳面锤头与阴面锤头的宽度为180mm。
所述阳面锤头与阴面锤头每锤的下压量为20mm。
所述旋转工作台每次旋转的角度为10°。
所述钛合金为TB6合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明所述特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，分步成形锻造时，锤头压下后，金属分别沿着锤头长度方向和锤头两侧流动，沿锤头长度方向流动的力度比较大，从而导致中央件锻件直径的增加。每次下压都能改善特大型钛合金桨毂锻件力学性能的各向异性，提供三向压应力促进内部空隙性缺陷的消除和修复；改善单一的金属流动方向，增加了轴向纤维的延展性提高轴向力学性能；由于局部不同时变形，降低了压机载荷，提高了设备的生产效率，减小成形力实现了小设备干大活；可以实现小锻比成形，缩短加工周期从而降低生产成本。
锻造过程中，阳面锤头和阴面锤头的宽度为180mm，一方面满足设备锻造能力要求，另一方面最大限度的提高工作效率。
锻造过程中，阳面锤头与阴面锤头每锤的下压量为20mm，一方面防止了下压量太大，导致后一次下压时会产生折叠现象，另一方面下压量太小影响工作效率。
锻造过程中，旋转工作台每次旋转的角度为10°，一方面防止了旋转角度太大，导致连续两次下压中间会出现间隙，影响锻件质量，另一方面旋转角度太小影响工作效率。
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是饼坯的形状示意图。
图2是锻件阳面成形示意图。
图3是一次荒型形状示意图。
图4是锻件阴面成形示意图。
图5是最终锻件形状示意图。
图6是旋转工作台旋转过程示意图。
具体实施方式
实施本发明所述的特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手、旋转工作台等设备。以中国牌号TB6钛合金为例，来说明该方法的具体实施方式：
该TB6钛合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Al量2.6％～3.4％、含V量9.0％～11.0％、含Fe量1.6％～2.2％、含Ni量0.9％～1.5％、含C量0.05、含N量0.05％、含H量0.015％、含Y量0.005％、其他元素单个≤0.10％且总和≤0.30％、余量为Ti。
本方法的步骤如下：
按照一定的规格将钛合金下料成棒材，将钛合金棒材加热至1180±20℃，并以有效厚度×(0.3～0.7)min/mm保温，然后在压力机上镦粗成饼坯10，如图1所示，终锻温度≥850℃；镦粗过程允许多火次完成，每火次结束时，需要趁热回炉保温时间减半；镦粗过程中若出伤，必须将伤排净后方可继续；镦粗过程中，锻锤下压速度≤20mm/s；
将饼坯10加热至1180±20℃，并以有效厚度×(0.3～0.7)min/mm保温，然后放在旋转工作台20上，饼坯10的中心与旋转工作台20的中心重叠，如图2所示；驱动阳面锤头30对饼坯10的阳面进行锻造，每锤的下压量为20mm；阳面锤头30与饼坯10的接触面积S≤F/δ，其中F为驱动力，δ为材料的流动应力；阳面锤头30的宽度d＝180mm；每下压一次后，将阳面锤头30抬起，并将旋转工作台20逆时针旋转α＝10°的角度，如图6所示，驱动阳面锤头30进行第二次下压，以此类推，直至阳面成形，得到一次荒型11，如图3所示；旋转工作台20每次旋转的角度α≤2d2/S，其中d为阳面锤头30的宽度，S为阳面锤头30的与饼坯10的接触面积；将一次荒型11翻转过来，将阳面锤头30换成阴面锤头31，对一次荒型11的阴面进行锻造，其步骤与阳面的锻造一样，得到二次荒型12，如图4所示；对二次荒型12进行修整后，得到最终的特大型钛合金桨毂锻件13，如图5所示。

Claims (5)

1.一种特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照一定的规格将钛合金下料成棒材，将钛合金棒材加热至1180±20℃，并以有效厚度×(0.3～0.7)min/mm保温，然后在压力机上镦粗成饼坯，终锻温度≥850℃；镦粗过程允许多火次完成，每火次结束时，需要趁热回炉保温时间减半；镦粗过程中若出伤，必须将伤排净后方可继续；镦粗过程中，锻锤下压速度≤20mm/s；
将饼坯加热至1180±20℃，并以有效厚度×(0.3～0.7)min/mm保温，然后放在旋转工作台上，饼坯的中心与旋转工作台的中心重叠；驱动阳面锤头对饼坯的阳面进行锻造；阳面锤头与饼坯的接触面积S≤F/δ，其中F为驱动力，δ为材料的流动应力；每下压一次后，将阳面锤头抬起，并将旋转工作台逆时针旋转α角，驱动阳面锤头进行第二次下压，以此类推，直至阳面成形，得到一次荒型；旋转工作台每次旋转的角度α≤2d2/S，其中为阳面锤头的宽度，S为阳面锤头的与饼坯的接触面积；将一次荒型翻转过来，将阳面锤头换成阴面锤头，对一次荒型的阴面进行锻造，其步骤与阳面的锻造一样，得到二次荒型；对二次荒型进行修整后，得到最终的特大型钛合金桨毂锻件。
2.根据权利要求1所述特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其特征在于，所述阳面锤头与阴面锤头的宽度为180mm。
3.根据权利要求1所述特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其特征在于，所述阳面锤头与阴面锤头每锤的下压量为20mm。
4.根据权利要求1所述特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其特征在于，所述旋转工作台每次旋转的角度为10°。
5.根据权利要求1所述特大型钛合金桨毂锻件分步锻造成形方法，其特征在于，所述钛合金为TB6合金。
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