CN109811117A - 一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法 - Google Patents

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刘峰
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陈翠
刘其源
吴玉超
许志成
连忠礼
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Abstract

本发明涉及一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，包括以下步骤：步骤S1：加热；将锻造成型后的高温合金环形锻件加热，加热温度≤再结晶温度；加热后，将锻件保温，得到环轧件；步骤S2：胀形；保温时间到后环轧件出炉胀形，使环轧件的内外径增大，壁厚减薄；步骤S3：冷却；空冷至室温，对环轧件进行探伤检查。本发明对已经锻造结束的产品使用再结晶温度以下的胀形技术，使多晶体呈现择优取向的组织，晶向趋于与变形方向一致。

Description

一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法
技术领域
本发明涉及锻造工艺技术领域，特别涉及一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法。
背景技术
锻件是指通过对金属坯料施加压力，使其产生塑形变形，以消除金属坯料内部存在的缺陷，达到综合机械性提高，而锻造出的部件。锻件按坯料加工时的温度，分冷锻温锻和热锻。
热锻是在高于金属坯料的再结晶温度下加工。大型锻件都是热锻，大型锻件锻造不仅要满足所需零件形状和尺寸，而且重要的是要破除：铸态组织、细化晶粒、均匀组织、锻合缩孔、气孔和缩松等缺陷，以提高大型锻件内部质量。
在生产过程中由于人员、设备、环境、原材料和工艺等各种因素，导致高温合金经过锻造的粗加工过后，经过水浸法超声波探伤工序，很容易出现锻件局部底面反射波幅损失超过正常值的50％的现象，一般只有选择报废此批产品。
现有解决上述现象的技术如下：锻造后的高温合金经过水浸法超声波探伤不合格后，按原有工艺进行重新固溶，使各种成分、合金相重回奥氏体晶粒，消除晶界上各种合金相的形态差异，确保探伤达到合格的技术。
但是，二次固溶会降低产品硬度，此外批量生产高温合金件时不利于产品的组织稳定性，难以组织生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，包括以下步骤：
步骤S1：加热；将锻造成型后的高温合金环形锻件加热，加热温度≤锻件的再结晶温度；加热后，将锻件保温，得到环轧件；
步骤S2：胀形；保温时间到后环轧件出炉胀形，使环轧件的内外径增大，壁厚减薄；
步骤S3：冷却；空冷至室温，对环轧件进行探伤检查。
其进一步的技术特征为：在步骤S1中，高温合金环形锻件锻造成型过程包括固溶保温和再结晶；加热后的保温时间与锻件的固溶保温时间一致。
其进一步的技术特征为：所述锻件的再结晶温度为30℃。
其进一步的技术特征为：所述保温时间与锻件的壁厚正相关。
其进一步的技术特征为：所述保温时间按以下公式计算确定：
t＝1.5×δ
式中：
t—保温时间(s)；
δ—锻件的壁厚(mm)。
其进一步的技术特征为：在步骤S2的胀形过程中，将环轧件套进胀形机的胀形模具，使胀形模具的外圆接触环轧件的内孔；启动胀形机，使胀形模具沿径向外扩，逐件接触环轧件的内壁。
其进一步的技术特征为：在步骤S2中，胀形量按壁厚减薄量的3％～5％计算；所述环轧件的壁厚减薄量按以下公式计算确定：
式中：
Δ—环轧件的壁厚减薄量(％)；
T1—胀形前环轧件的壁厚(mm)；
T0—胀形后环轧件的壁厚(mm)。
其进一步的技术特征为：在步骤S2的胀形过程中，环轧件的温度始终低于再结晶温度。
其进一步的技术特征为：在步骤S2中，胀形模具移动到环轧件的工艺设计尺寸后，进行保压，保压时间为30s。
其进一步的技术特征为：所述胀形模具包括压锥、模瓣和底座支撑桶；底座支撑桶的上表面安装十二个支架；支架下表面的滑道分别与底座支撑桶上表面的导轨对应嵌合，支架沿导轨作径向移动；压锥与支架的内表面贴合；模瓣包括十二个凸模和两个半圆形的凹模；各凸模通过紧固件固定在各支架上；两个半圆形的凹模对合成为圆形的凹模并套装在各凸模的外表面。
本发明的有益效果如下：
本发明将锻造后的环形件按固溶温度以下，即以30℃加热，保温时间与固溶保温时间一致。到保温时间后，锻件出炉，得到环轧件。把环轧件套装进胀形机，使锻件内孔与胀形模具接触，且胀形模具的高度高于锻件的高度。开始胀形时环轧件内外孔扩大，壁厚减薄，组织纤维趋于一致。
本发明对现有水浸法探伤不合格的锻件采用整体胀形，使产品的晶体择优取向组织纤维趋向一致，消除高温合金探伤不均匀问题，且不用经过二次固溶从而影响产品性能。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为步骤S2的简易示图。
图中：1、环轧件；2、胀形模具。
具体实施方式
下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。
图1为本发明的流程图，图2为步骤S2的简易示图。结合图1、图2，一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，包括以下步骤：
步骤S1：加热；将锻造成型后的高温合金环形锻件加热，加热温度≤再结晶温度。高温合金环形锻件的锻造成型过程包括固溶保温和再结晶。优选地，再结晶温度为30℃。加热后，将锻件保温，得到环轧件。保温时间与锻件的固溶保温时间一致。保温时间与锻件的壁厚正相关，保温时间按以下公式计算确定：
t＝1.5×δ
式中：
t—保温时间；
δ—锻件的壁厚。
步骤S2：胀形；保温时间到后环轧件1出炉胀形，使环轧件1的内外径增大，壁厚减薄。具体的，将环轧件套1进胀形机的胀形模具2，使胀形模具2的外圆接触环轧件1的内孔；启动胀形机，使胀形模具2沿径向外扩，逐件接触环轧件1的内壁。胀形量按壁厚减薄量的3％～5％计算；环轧件1的壁厚减薄量按以下公式计算确定：
式中：
Δ—环轧件1的壁厚减薄量；
T1—胀形前环轧件1的壁厚；
T0—胀形后环轧件1的壁厚。
优选地，在胀形过程中，环轧件1的温度始终低于再结晶温度。胀形模具2移动到环轧件1的工艺设计尺寸后，进行保压，保压时间为30s。
步骤S3：冷却；空冷至室温。即环轧件1均匀地摆在地面上在静止的空气中冷却。利用水浸法超声波探伤检查；探伤结果为环轧件1的组织纤维一致。
其中，胀形模具2包括压锥、模瓣和底座支撑桶。底座支撑桶的上表面安装十二个支架。支架下表面的滑道分别与底座支撑桶上表面的导轨对应嵌合，支架沿导轨作径向移动。压锥与支架的内表面贴合。模瓣包括十二个凸模和两个半圆形的凹模。各凸模通过紧固件固定在各支架上。优选地，紧固件为内六角螺钉。两个半圆形的凹模对合成为圆形的凹模并套装在各凸模的外表面。
实施例：
步骤S1：加热；将锻造成型后的高温合金环形锻件加热，加热温度为30℃。锻件的规格为100mm×100mm×100mm。加热后，将锻件保温，得到环轧件；保温时间与锻件的固溶保温时间一致；保温时间根据锻件的壁厚确定，按以下公式计算确定：
t＝1.5×δ
式中：
t—保温时间；
δ—锻件的壁厚。
根据上述计算公式得，规格为100mm×100mm×100mm的锻件的保温时间t＝150s。
步骤S2：胀形；保温时间到后环轧件1出炉胀形，使环轧件1的内外径增大，壁厚减薄。将环轧件套1进胀形机的胀形模具2，使胀形模具2的外圆接触环轧件1的内孔；启动胀形机，使胀形模具2沿径向外扩，逐件接触环轧件1的内壁。具体的，胀形机的液压缸驱动支架沿轴向运动，并挤压压锥的侧面，压锥沿径向挤压环扎件1的内壁。胀形量按壁厚减薄量的3％～5％计算；环轧件1的壁厚减薄量按以下公式计算确定：
式中：
Δ—环轧件1的壁厚减薄量；
T1—胀形前环轧件1的壁厚；
T0—胀形后环轧件1的壁厚。
在胀形过程中，环轧件1的温度始终低于再结晶温度。胀形模具2移动到环轧件1的工艺设计尺寸后，进行保压，保压时间为30s。
步骤S3：冷却；空冷至室温，利用水浸法超声波探伤检查。具体的，在探头与环轧件1之间填充一定厚度的水层，声波先经过水层，再入射到环轧件1中。探伤结果为环轧件1的组织纤维一致。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：加热；将锻造成型后的高温合金环形锻件加热，加热温度≤锻件的再结晶温度；加热后，将锻件保温，得到环轧件；
步骤S2：胀形；保温时间到后环轧件(1)出炉胀形，使环轧件(1)的内外径增大，壁厚减薄；
步骤S3：冷却；空冷至室温，对环轧件(1)进行探伤检查。
2.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：在步骤S1中，高温合金环形锻件锻造成型过程包括固溶保温和再结晶；加热后的保温时间与锻件的固溶保温时间一致。
3.根据权利要求1或2所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：所述锻件的再结晶温度为30℃。
4.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：所述保温时间与锻件的壁厚正相关。
5.根据权利要求4所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：所述保温时间按以下公式计算确定：
t＝1.5×δ
式中：
t—保温时间；
δ—锻件的壁厚。
6.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：在步骤S2的胀形过程中，将环轧件套(1)进胀形机的胀形模具(2)，使胀形模具(2)的外圆接触环轧件(1)的内孔；启动胀形机，使胀形模具(2)沿径向外扩，逐件接触环轧件(1)的内壁。
7.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：在步骤S2中，胀形量按壁厚减薄量的3％～5％计算；所述环轧件(1)的壁厚减薄量按以下公式计算确定：
式中：
Δ—环轧件(1)的壁厚减薄量；
T1—胀形前环轧件(1)的壁厚；
T0—胀形后环轧件(1)的壁厚。
8.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：在步骤S2的胀形过程中，环轧件(1)的温度始终低于再结晶温度。
9.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：在步骤S2中，胀形模具(2)移动到环轧件(1)的工艺设计尺寸后，进行保压，保压时间为30s。
10.根据权利要求1所述的高温合金晶粒超声波水浸均匀化方法，其特征在于：所述胀形模具(2)包括压锥、模瓣和底座支撑桶；底座支撑桶的上表面安装十二个支架；支架下表面的滑道分别与底座支撑桶上表面的导轨对应嵌合，支架沿导轨作径向移动；压锥与支架的内表面贴合；模瓣包括十二个凸模和两个半圆形的凹模；各凸模通过紧固件固定在各支架上；两个半圆形的凹模对合成为圆形的凹模并套装在各凸模的外表面。
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