CN109622650A - 一种gh4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法 - Google Patents

一种gh4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法 Download PDF

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樊利娜
廖毅
薛强
张国伟
刘�东
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Abstract

本发明公开了一种GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法。GH4169合金盘轴一体高强工艺锻件反挤压成型方法依次按照以下步骤进行：下料—坯料机加—坯料预热—喷涂玻璃润滑剂—坯料加热—反挤压。本发明的一种GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法生产的盘轴类锻件盘部、杆部流线分布合理，组织均匀性好，锻件性能稳定。

Description

一种GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法
技术领域
本发明属于高温合金热加工技术领域，涉及一种GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压方法。
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发动机的关键承力零件，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，盘轴一体化锻件一般采用“拔长杆部+镦粗成形盘部”或是采用“棒料加工成杆部+镦粗成形盘部”的局部锻造成形方法，采用这两种成形方法成形的锻件杆部都存在空烧和不变形的区域，难以达到高强锻件晶粒度8级以上的要求，而且锻件盘部和杆部流线不能满足设计要求，影响锻件的承载能力和疲劳寿命。本发明特提出一种针对GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法，可以控制盘轴一体化锻件晶粒度基本均匀，达到8～10级水平，力学性能满足GH4169合金高强工艺锻件的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：实现GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型，锻件性能满足高强工艺锻件要求(晶粒度要求8级以上，σb≥1345MPa)。
本发明的技术方案是：
一种GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法，包括如下步骤，
步骤1下料并机加定位凹台(见图1)，定位凹台直径d＝1/5～1/4D，D为坯料直径，定位凹台高度h＝1/5～1/3d；坯料定位凹台与挤压模具定位凸台间隙配合，在挤压时保证坯料摆放到挤压模具的合适位置；
步骤2挤压模具为分体式组合模具(见图2)，包括与锻造压机工作台连接的下模套1、带定位凸台的顶出块3、挤压带5、挤压筒6、挤压套4、顶出杆2；工作时，首先将顶出杆2放置于锻造压机的顶出孔中；然后将模具的下模套1锻造压机的工作台通过螺栓连接固定；再将带定位凸台的顶出块3放置于下模套1的空腔当中，下模套1与顶出块3之间为间隙配合；再将挤压套4放置在下模套1上；挤压前将挤压带5与挤压筒6通过焊接方式连接，并在挤压带5上刷涂石墨乳润滑：待坯料放入到挤压模具后，通过机械手将挤压筒6连同挤压带5一起放入到模具中，锻造压机的上工作台压下挤压筒6使锻件成型；
步骤3挤压前坯料预热至150～200℃后，表面喷涂玻璃防护润滑剂；
步骤4然后将坯料加热至1005℃～1015℃后采用反挤压成型，挤压技术要求如下：挤压模具预热温度250℃～350℃、变形速率3～6mm/s，锻后空冷至室温；
步骤5对锻件进行975℃固溶处理，空冷至室温；
步骤6将锻件在720℃下保温8小时，炉冷至620℃保温8小时，进行空冷时效处理，得到最终锻件。
优选地，挤压带(5)选用耐高温的变形高温合金或铸造高温合金材料制成。挤压带(5)选用GH141或K3制成。挤压模具由模具钢制成。
本发明的有益效果是：采用反挤压成型代替自由锻拔长、镦粗成形，提高了工艺稳定性，消除了自由锻工艺不可控的因素，消除了锻件局部只加热不变形的情况，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终锻件可以稳定达到8级以上的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了制造成本。
附图说明
图1为坯料机加图
图2为挤压模具图
图3为锻件图
图4为坯料机加图
图5为坯料放置图
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明所述的大型GH4169合金反挤压成型锻件(见附图3)，盘部外径φ274mm，杆部直径φ160mm，锻件总长450mm，杆部长度400mm，锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合高强工艺锻件要求(晶粒度要求8级以上，σb≥1345MPa)。
其锻造步骤详细如下：
1、下料：采用锯床，下料尺寸φ250×260mm
2、坯料机加：按附图4机加坯料
3、预热坯料至200℃，保温10min后，表面喷涂FR35玻璃润滑剂
4、坯料加热温度1015℃，保温200min
5、反挤压：坯料放置示意图见附图5，锻造设备10000t油压机，模具预热温度：300℃，预热时间≥12h，坯料出炉到锻造的转移时间≤40s，锻造时模具内部用机油+石墨润滑，挤压带刷涂石墨乳，严格控制锤头压下速度5mm/s，终锻温度≥900℃，1火完成。
5、对锻件进行975℃固溶处理1小时，空冷至室温；
6、将锻件在720℃下保温8小时，炉冷至620℃保温8小时，进行空冷时效处理，得到最终锻件。
该工艺制造的锻件经测试，盘部、杆部晶粒度均为均匀的9级，室温拉伸：σb＝1408MPa，σ0.2＝1146MPa，δ5＝20％，ψ＝29％；650℃拉伸：σb＝1185MPa，σ0.2＝1022MPa，δ5＝22％，ψ＝57％；高温组合持久：650℃/760MPa，τ＝52h01min，δ＝26％，所述锻件组织性能指标满足高强工艺锻件要求。

Claims (5)

1.一种GH4169合金盘轴一体化高强工艺锻件的反挤压成型方法，其特征在于，依次按照以下步骤进行：下料—坯料机加—坯料预热—喷涂玻璃润滑剂—坯料加热—反挤压。
2.如权利要求1所述的反挤压成型方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)下料并机加定位凹台，定位凹台直径d＝1/5～1/4D，D为坯料直径，定位凹台高度h＝1/5～1/3d；坯料定位凹台与挤压模具定位凸台间隙配合，在挤压时保证坯料摆放到挤压模具的合适位置；
(2)制作挤压模具，其为分体式组合模具，包括与锻造压机工作台连接的下模套(1)、带定位凸台的顶出块(3)、挤压带(5)、挤压筒(6)、挤压套(4)、顶出杆(2)；工作时，首先将顶出杆(2)放置于锻造压机的顶出孔中；然后将模具的下模套(1)锻造压机的工作台通过螺栓连接固定；再将带定位凸台的顶出块(3)放置于下模套(1)的空腔当中，下模套(1)与顶出块(3)之间为间隙配合；再将挤压套(4)放置在下模套(1)上；挤压前将挤压带(5)与挤压筒(6)通过焊接方式连接，并在挤压带(5)上刷涂石墨乳润滑：待坯料放入到挤压模具后，通过机械手将挤压筒(6)连同挤压带(5)一起放入到模具中，锻造压机的上工作台压下挤压筒(6)使锻件成型；
(3)挤压前坯料预热至150～200℃，保温10～20min后，表面喷涂玻璃防护润滑剂；
(4)在油压机上反挤压成型，所述挤压技术要求如下：挤压模具预热温度250℃～350℃，坯料加热温度1005℃～1015℃、保温系数按0.7～1.0min/mm计算，变形速率3～6mm/s，锻件杆部挤压比1.8～2.5，锻后空冷至室温；
(5)然后将所述锻件进行固溶时效处理，最终制备出锻件。
3.如权利要求2所述的反挤压成型方法，其特征在于，挤压带(5)选用耐高温的变形高温合金或铸造高温合金材料制成。
4.如权利要求2所述的反挤压成型方法，其特征在于，挤压带(5)选用GH141或K3制成。
5.如权利要求2所述的反挤压成型方法，其特征在于，挤压模具由模具钢制成。
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