CN108160887A - 一种大型gh4169合金环形锻件的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型GH4169合金环形锻件的成型方法，特别是投影面积大于0.2m²且晶粒度要求不小于8级的环形锻件。传统的GH4169合金环类在直接时效处理前的模锻件采取“自由锻制坯+模锻”的方式完成，由于锻造工艺环节和火次较多，且马扩过程的多次小变形会导致坯料组织的不均匀，较难达到环坯8级以上晶粒度要求；或者在去除马扩以后，增加了扩孔的难度，即扩孔一火完成40％以上的变形量，设备能力要求较高，工艺的操作性需要考虑。本发明提出一种“模锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，提高了生产效率，降低了成本。

Description

一种大型GH4169合金环形锻件的成型方法

技术领域

本发明涉及一种大型GH4169合金环形锻件的成型方法，特别是投影面积大于0.2m²且晶粒度要求不小于8级的环形锻件。

背景技术

GH4169合金是一种以体心四方的γ＂和面心立方的γ＇相沉淀强化的镍基高温合金，主要应用于航空航天装备的关键承力零件，这些关键承力零件制造时所用的锻件对性能有着很高的要求，对于某些发动机核心部位的关键承力零件，要求GH4169合金锻造完热处理后的晶粒度达到10级，而常规锻造完后，固溶时效热处理几乎达不到10级的晶粒度要求，即使采用直接时效热处理工艺，也由于常规的自由锻制坯中火次较多，变形量不可控的原因而导致工艺不稳定(晶粒细化的关键在于锻造工艺中对加热和变形量的控制，而自由锻难以控制)，因此若采用传统的“自由锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，最终产品质量不稳定，不能稳定的达到10级晶粒度要求。

传统的GH4169合金环类在直接时效处理前的模锻件采取“自由锻制坯+模锻”的方式完成，通常有以下两种典型工艺路线：一种是：镦饼→冲孔→马扩→扩孔(环坯)→模锻，这种工艺由于锻造工艺环节和火次较多，且马扩过程的多次小变形会导致坯料组织的不均匀，较难达到环坯8级以上晶粒度要求。第二种是：镦饼→冲孔→扩孔(环坯)→模锻，这种方案优点是去除了马扩工序，提高效率，同时由于扩孔环节变形量的增加提高环坯的组织水平；缺点是去除马扩以后，增加了扩孔的难度，即扩孔一火完成40％以上的变形量，设备能力要求较高，工艺的操作性需要考虑；以上两种工艺方案由于涉及到自由锻工艺，受人为因素影响较大，产品质量不稳定，故很难满足锻件尺寸及综合组织性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种“模锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到不小于8级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了成本。

本发明采用了以下步骤：

步骤1、预制坯

预制模具，在上、下模中心制作冲头，采用模锻成型的方式将棒料进行镦饼，并且中心区域的厚度比环形区域的厚度薄，通过所述预制模具控制变形量在50％到55％之间，通过机加方式去除中心区域；

步骤2、预成型

预制模具，下模有一个锥形芯子，芯子具有两种斜度，上方与轴线夹角为15度，下方与轴线夹角为10度，通过锥形芯子来胀孔，控制变形量在20％到25％之间；

步骤3、模锻成型

利用终锻模具一火成型，通过模具控制变形量在30％到35％之间；

步骤4、模锻成型后在30s内入水，冷却至室温，完成直接时效处理。

本发明的有益效果是：采用模锻成型代替自由锻镦饼、冲孔，提高了工艺稳定性；采用模锻胀孔代替环轧，合理分配和控制变形量，提高了环坯性能。

总体来说，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了制造成本。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

本发明所述的大型GH4169合金直接时效环锻件，外径内径 投影面积约为0.25m²，锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合xx-0515标准的要求(晶粒度要求10级)。

其锻造步骤详细如下：

第一步设计镦饼的型模，在型模的上下中心部位增加冲头，将棒材直接放进型模中，锤击至一定的高度，使坯料刚好充满型腔(不出毛边)，完成预制坯成型。

第二步通过机加的方式将预制坯中心的腹板部分机加掉，至此实现传统工艺中镦饼、冲孔两个工序所要完成的工作，该工序变形量达到50％以上，晶粒度能提高2～2.5级。

第三步设计预成型模具，该模具的下模有一个锥形的芯子，芯子具有两种斜度，上方为15度，下方为10度，目的是通过锥形芯子的斜度来胀孔，实现传统扩孔工序所要完成的工作，该工序变形量较小，通过模具控制变形量在20％到25％之间，主要是使晶粒不再长大。

第四步完成预成型工序后，荒坯直接放入终锻模具型腔中，完成模锻最终成型，该工序变形量达到30％以上，晶粒能细化1～1.5级。

第五步模锻最终成型后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。

该工艺的锻造工序均一火完成，在满足锻件成型的基础上，经测试，最终能稳定得到满足标准要求的显微组织(10级晶粒度)。

Claims (1)

1.一种大型GH4169合金环形锻件的成型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、预制坯

预制模具，在上、下模中心制作冲头，采用模锻成型的方式将棒料进行镦饼，并且中心区域的厚度比环形区域的厚度薄，通过所述预制模具控制变形量在50％到55％之间，通过机加方式去除中心区域；

步骤2、预成型

预制模具，下模有一个锥形芯子，芯子具有两种斜度，上方与轴线夹角为15度，下方与轴线夹角为10度，通过锥形芯子来胀孔，控制变形量在20％到25％之间；

步骤3、模锻成型

利用终锻模具一火成型，通过模具控制变形量在30％到35％之间；

步骤4、模锻成型后在30s内入水，冷却至室温，完成直接时效处理。