CN108672624B - 一种镍基高温合金环形件锻造方法 - Google Patents

一种镍基高温合金环形件锻造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：下料；冲孔步骤；高温环锻轧制步骤；相对低温环锻轧制步骤；升温高温环锻轧制步骤；低温校圆整形步骤。通过上述方式，本发明在环形件表面涂抹保温涂层，使得在轧制过程中环形件温度得到保证，同时能够减少轧制变形阻力，提高环形件的可锻性，有效地降低锻造过程中出现的圆度差、开裂等问题。采用先高温环锻‑过程相对低温轧制‑升温高温环锻‑最终相对低温校圆整形的工艺流程，有效地将产品组织转变控制最优，能够使得锻件横截面室温拉伸性能满足设计要求，且零件全横截面力学性能呈现均匀分布，从而提高产品机械性能，保证零件尺寸精确。

Description

一种镍基高温合金环形件锻造方法
技术领域
本发明涉及金属锻造技术领域，特别是涉及一种镍基高温合金环形件锻造方法。
背景技术
镍基高温合金材料应用较广，锻造环轧困难，容易出现开裂以及机械性能测试结果达不到设计要求现象。现有的锻造方法存在以下不足：①受转移时间、预热温度等限制，环锻温度区间窄，轧制环件产品严重开裂导致报废；②现有环轧技术对环锻温度设计认知不全面，采用传统的由高温环轧逐步降温到低温环轧会影响产品组织转变，导致宏观体现为产品综合室温拉伸性能达不到设计要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种镍基高温合金环形件锻造方法，能够。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：
(1)下料：对镍基高温合金材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1026℃～1054℃，保温1.5～3.5小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至3000T压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1026℃～1054℃，保温0.5～3小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到R350环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，操作时间在120秒内完成；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至982℃～1010℃，保温0.5～2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到R350环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，操作时间在120秒内完成；步骤(4)中环形件的温度比步骤(3)中环形件的温度低；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至996℃～1024℃，保温0.5～2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到R350环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，操作时间在120秒内完成；步骤(5)中环形件的温度比步骤(4)中环形件的温度高；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至941℃～969℃，保温0.5～2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到400T扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在30秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成；步骤(6)中环形件的温度比步骤(5)中环形件的温度低。
优选的，所述保温涂层的厚度为0.5mm±0.05mm。
优选的，步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中环轧机的环轧进给速度控制在0.6mm/s～1.3mm/s。
优选的，步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中对环形件进行轧制时，每一火的轧制量控制在20％～40％。
优选的，所述镍基高温合金材料为inconeI718材料。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：
提供了一种镍基高温合金环形件锻造方法，在环形件表面涂抹保温涂层，使得在轧制过程中环形件温度得到保证，同时能够减少轧制变形阻力，提高环形件的可锻性，有效地降低锻造过程中出现的圆度差、开裂等问题。采用先高温环锻-过程相对低温轧制-升温高温环锻-最终相对低温校圆整形的工艺流程，有效地将产品组织转变控制最优，能够使得锻件横截面室温拉伸性能满足设计要求，且零件全横截面力学性能呈现均匀分布，从而提高产品机械性能，保证零件尺寸精确。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一：
一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：
(1)下料：对镍基高温合金材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1026℃，保温3小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1026℃，保温3小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，每一火的轧制量需控制在30％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1mm/s；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1000℃，保温0.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在30％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1mm/s；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1020℃，保温0.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在30％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1mm/s；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至969℃，保温1小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在30秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成。
实施例二：
一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：
(1)下料：对镍基高温合金材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1040℃，保温1.5小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1040℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，每一火的轧制量需控制在30％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1mm/s；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至982℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在30％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1mm/s；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至996℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在30％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1mm/s；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.5mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至941℃，保温0.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在30秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成。
实施例三：
一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：
(1)下料：对镍基高温合金材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1054℃，保温3.5小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.48mm；采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1054℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，每一火的轧制量需控制在20％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在0.6mm/s；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.48mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1010℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在20％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在0.6mm/s；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.48mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1024℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在20％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在0.6mm/s；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.48mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至955℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在20秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成。
实施例四：
一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：
(1)下料：对inconeI718材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1054℃，保温3.5小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1054℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，每一火的轧制量需控制在40％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1.3mm/s；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1010℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在40％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1.3mm/s；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1024℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在40％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在1.3mm/s；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至955℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在20秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成。
实施例五：
一种镍基高温合金环形件锻造方法，包括如下步骤：
(1)下料：对inconeI718材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1035℃，保温2.5小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1035℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，每一火的轧制量需控制在35％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在0.8mm/s；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1000℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在35％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在0.8mm/s；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至1100℃，保温2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，每一火的轧制量需控制在35％，操作时间在120秒内完成；环轧进给速度控制在0.8mm/s；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，保温涂层的厚度为0.53mm；采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至950℃，保温2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在20秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成。
由于镍基高温合金可锻温度区间窄，轧制时间较短，使用保温涂层可减缓产品从高温燃气炉转移到环轧机或扩环机上的过程温降，温降可由70℃～110℃减缓到20℃～40℃，同时保温涂层的使用可起到在生产过程中隔离产品与工装的作用，相当于给产品外加了一层隔层，减缓生产过程中环形件由于接触工装导致的温降，从而降低生产过程中开裂的风险。因此，使用保温涂层可使轧制过程中零件温度得到保证的同时减少轧制变形阻力，使锻件的可锻性得到提高，有效地降低锻造过程中的出现的问题，如圆度差，开裂等问题。
本发明采用先高温环锻-过程相对低温轧制-升温高温环锻-最终相对低温校圆整形的工艺流程，有效地将产品组织转变控制最优，解决锻件横截面室温拉伸性能不能满足设计要求的难题，且零件全横截面力学性能呈现均匀分布，从而产品机械性能优异，零件尺寸精确。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种镍基高温合金环形件锻造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)下料：对镍基高温合金材料进行切割并倒角；
(2)冲孔步骤：采用高温燃气炉对坯料进行加热升温至1026℃～1054℃，保温1.5～3.5小时，然后将坯料从高温燃气炉中取出并运输至3000T压机，转移时间控制在30秒内；对坯料进行镦粗、冲圆孔，操作时间在180秒内完成；
(3)高温环锻轧制步骤：在已完成冲孔的环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对已完成冲孔的环形件进行加热升温至1026℃～1054℃，保温0.5～3小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到R350环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行直环轧制，操作时间在120秒内完成；
(4)相对低温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至982℃～1010℃，保温0.5～2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到R350环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，操作时间在120秒内完成；步骤(4)中环形件的温度比步骤(3)中环形件的温度低；
(5)升温高温环锻轧制步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至996℃～1024℃，保温0.5～2.5小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到R350环轧机上，转移时间控制在30秒内；对环形件进行异型环轧制，操作时间在120秒内完成；步骤(5)中环形件的温度比步骤(4)中环形件的温度高；
(6)低温校圆整形步骤：在环形件上均匀涂抹保温涂层，采用高温燃气炉对环形件进行加热升温至941℃～969℃，保温0.5～2小时，然后将环形件从高温燃气炉内取出并转移到400T扩环机上进行扩环整形，转移时间控制在30秒内，扩环量控制在1％之内，操作时间在90秒内完成；步骤(6)中环形件的温度比步骤(5)中环形件的温度低。
2.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金环形件锻造方法，其特征在于：所述保温涂层的厚度为0.5mm±0.05mm。
3.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金环形件锻造方法，其特征在于：步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中环轧机的环轧进给速度控制在0.6mm/s～1.3mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金环形件锻造方法，其特征在于：步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)中对环形件进行轧制时，每一火的轧制量控制在20％～40％。
5.根据权利要求1所述的一种镍基高温合金环形件锻造方法，其特征在于：所述镍基高温合金材料为inconeI718材料。
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