CN110508732B - 消除tc4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法 - Google Patents

消除tc4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,先选取TC4铸锭并进行开坯;再将坯料修磨干净,加热后改锻;随后将坯料修磨干净,加热后展宽、收边;将处理后的坯料修磨干净,加热后拔长、再收边,完成锻造成型。本发明的锻造成型方法可减少回炉次数,减少临界变形区组织,可显著消除TC4钛合金板坯在成型过程中端头出现的“月牙痕”,保证板坯探伤和高低组织均匀性,消除板坯尖角大圆弧,提高成材率,缩短机加工时,提高生产效率;而且本发明锻造成型方法可生产单重4吨以下,尺寸H(130~200)×W(800~1600)×L(1600~3000)的TC4合金板坯,有很好的应用价值。

Description

消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法
技术领域
本发明属于钛合金板坯成型方法技术领域,具体涉及一种消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法。
背景技术
由于钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀等优点,因此钛合金板坯在舰船、海洋工程、化工、石油工程等领域应用越来越广。但受原材料工艺方法的限制,钛合金价格较高,因此在制造领域,提高材料利用率是降低成本最为有效的方法。
在钛板坯锻造领域,为提高材料利用率,很多锻造工作者尝试多种锻造工艺,以提高材料利用率,应用最为成熟的为无舌锻造,主要用于纯钛的小板坯锻造成型,此方法锻造过程,工艺复杂,而且在成品板坯的端头容易出现月牙痕,成品率低;另外,单块合金板坯的重量需求越来越大,此工艺目前还无法达到要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,解决了现有锻造方法工艺复杂、成品率低的问题。
本发明所采用的技术方案是,消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,包括以下步骤:
步骤1,选取TC4铸锭并进行开坯,得到第一坯料;
步骤2,将第一坯料修磨干净,加热后改锻,得到第二坯料;
步骤3,将第二坯料修磨干净,加热后展宽、收边,得到第三坯料;
步骤4,将第三坯料修磨干净,加热后拔长、再收边,完成锻造成型。
本发明的特征还在于,
步骤1中开坯的具体操作为:
首先将TC4铸锭在不大于800℃时入炉,随后升温至800℃,保温120-150min;然后升温至1150±20℃,保温350-480min,出炉;最后对处理后的TC4铸锭两镦两拔,每次镦拔结束后冷却方式均为空冷,得到第一坯料。
两镦两拔中,经处理的TC4铸锭每次镦拔变形量均为37%-40%,且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。
升温过程中的加热保温系数均为0.3-0.7min/mm。
步骤2具体为:
将第一坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉,升温至800℃,保温120-150min;
随后升温至相变点温度+20~50℃,保温350-450min,出炉锻造;
最后进行两镦两拔,每次镦拔结束后均进行水冷,完成改锻。
升温过程中加热保温系数为0.3-0.7min/mm;
两镦两拔的每次镦拔变形量为37-40%,且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。
步骤3具体为:
将第二坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉,升温至800℃,保温120-150min;
随后升温至相变点温度下20~50℃,保温350-450min,出炉锻造,得到第三坯料;
其中第三坯料的宽度尺寸不小于成品目标锻板宽度+40~50mm,第三坯料的厚度预留15-25%的变形量,第三坯料的收边顺序应从两端向中心,冷却方式为空冷。
升温过程中加热保温系数0.3-0.7min/mm。
步骤4的过程为:
将第三坯料再次修磨干净后加热至相变点下40~50℃,加热保温系数为0.3-0.7min/mm;
然后先将所述第三坯料沿长度方向拔长,拔长过程单锤下压量≤10mm,再沿宽度方向收长度,沿长度方向收宽。
沿长度方向收宽时顺序为从两端向中心收双板舌。
本发明的有益效果是:本发明消除TC4钛合金板坯端头“月牙痕”的锻造成型方法通过“铸锭开坯—相变点上(20~50)℃改锻—相变点下(20~50)℃展宽—打磨—相变点下(40~50)℃收边成型”工艺流程,减少回炉次数,减少临界变形区组织,可显著消除TC4钛合金板坯在成型过程中端头出现的“月牙痕”,保证板坯探伤和高低组织均匀性,消除板坯尖角大圆弧,提高成材率,缩短机加工时,提高生产效率;而且本发明锻造成型方法可生产单重4吨以下,尺寸H(130~200)×W(800~1600)×L(1600~3000)的TC4合金板坯,有很好的应用价值。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,包括以下步骤:
步骤1,选取TC4铸锭并进行开坯,得到第一坯料;步骤1的目的是破碎粗大铸态组织,避免组织遗传。具体为:
首先将TC4铸锭在不大于800℃时入炉,随后升温至800℃,保温120-150min;然后升温至1150±20℃,保温350-480min,出炉;最后对处理后的TC4铸锭两镦两拔,每次镦拔结束后冷却方式均为空冷,得到第一坯料。两镦两拔中,经处理的TC4铸锭每次镦拔变形量均为37%-40%,且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。加热保温系数均为0.3~0.7min/mm。
步骤2,将第一坯料修磨干净,加热后改锻,得到第二坯料,加热后改锻的目的是确保后续改锻能够按既定工艺实现,保证成型锻造前组织均匀性。
将第一坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉,升温至800℃,保温120-150min;随后升温至相变点温度+20~50℃,保温350-450min,出炉锻造;最后进行两镦两拔,每次镦拔结束后均进行水冷,完成改锻。升温过程中加热保温系数为0.3-0.7min/mm;两镦两拔的每次镦拔变形量为37-40%,且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。
步骤3,将第二坯料修磨干净,加热后展宽、收边,得到第三坯料;
将第二坯料修磨干净并在不大于800℃时入炉,升温至800℃,保温120-150min;随后升温至相变点温度下20~50℃,保温350-450min,出炉锻造,得到第三坯料;其中第三坯料的宽度尺寸不小于成品目标锻板宽度+40~50mm,第三坯料的厚度预留15-25%的变形量,第三坯料的收边顺序应从两端向中心,冷却方式为空冷。
升温过程中加热保温系数0.3-0.7min/mm。
步骤4,将第三坯料修磨干净,加热后拔长、再收边,完成锻造成型;保证成型锻造按照既定的工艺实现,同时确保板面平整,尺寸符合工艺要求。
将第三坯料再次修磨干净后加热至相变点下40~50℃,加热保温系数为0.3-0.7min/mm;然后先将第三坯料沿长度方向拔长,拔长过程单锤下压量≤10mm,再沿宽度方向收长度,沿长度方向收宽。
沿长度方向收宽时顺序为从两端向中心收双板舌。
上述锻造成型方法相较传统方法:回炉次数减少,临界变形区组织减少,显著消除TC4钛合金板坯在成型过程中端头出现的“月牙痕”,保证板坯探伤和高低组织均匀性,消除板坯尖角大圆弧,提高成材率,缩短机加工时,提高生产效率。
实施例1
目标产品:TC4合金板坯,长×宽×高具体为:150-+5 10×14000 +15×25000 +90
步骤1,选用锭型为Φ800的TC4铸锭,将铸锭700℃入炉,升温至800℃,保温120min,随后升至1150℃,保温480min;
出炉锻造,完成两镦两拔,空冷,每次镦拔变形量控制在37-40%,终锻温度900℃;加热保温系数均为0.3min/mm。
步骤2,经步骤1处理后,修磨干净,随后在700℃时入炉,升温至800℃,保温120min,随后升至相变点50℃,即1050℃,保温400min,出炉锻造,完成两镦两拔,水冷,每次镦拔变形量控制在37-40%,终锻温度900℃;加热保温系数均为0.3min/mm。
步骤3,经步骤2处理后,修磨干净,780℃入炉,升温至800℃,保温120min,随后升至相变点下40℃即960℃,保温400min,出炉锻造,拔长展宽至H210±10×W1480±10×L~2350,拔长过程端头出现“月压痕”,控制每次单锤下压量≤40mm,长度方向两端头从两边到中心收双板舌,空冷,终锻温度≥800℃。
步骤4,到温装炉,随后升至相变点下40℃即960℃,保温150min,出炉锻造,拔长收宽至H168±5×W1430±10×L~2800,拔长过程端头出现“月压痕”,控制每次单锤下压量≤10mm,长度方向两端头从两边到中心收双板舌,空冷,终锻温度820℃。
实施例2
目标产品:TC4合金板坯,长×宽×高具体为:130-+5 5×18000 +20×16000 +70
步骤1,选用锭型为Φ800的TC4铸锭,将铸锭680℃入炉,升温至800℃,保温135min,随后升至1130℃,保温400min;
出炉锻造,完成两镦两拔,空冷,每次镦拔变形量控制在37-40%,终锻温度900℃;加热保温系数均为0.5min/mm。
步骤2,经步骤1处理后,修磨干净,随后在680℃时入炉,升温至800℃,保温150min,随后升至相变点40℃,即1040℃,保温450min,出炉锻造,完成两镦两拔,水冷,每次镦拔变形量控制在37~40%,终锻温度900℃;加热保温系数均为0.5min/mm。
步骤3,经步骤2处理后,修磨干净,750℃入炉,升温至800℃,保温150min,随后升至相变点下50℃即950℃,保温450min,出炉锻造,拔长展宽至H200±10×W1900±10×L~2400,拔长过程端头出现“月压痕”,控制每次单锤下压量≤30mm,长度方向两端头从两边到中心收双板舌,空冷,终锻温度为820℃。
步骤4,到温装炉,随后升至相变点下50℃即950℃,保温150min,出炉锻造,拔长收宽至H160±5×W1850±10×L~3100,拔长过程端头出现“月压痕”,控制每次单锤下压量≤10mm,长度方向两端头从两边到中心收双板舌,空冷,终锻温度820℃。
实施例3
目标产品:TC4合金板坯,长×宽×高具体为:200++1 1 0 0×1600-+5 10×30000 +75
步骤1,选用锭型为Φ800的TC4铸锭,将铸锭750℃入炉,升温至800℃,保温150min,随后升至1170℃,保温350min;
出炉锻造,完成两镦两拔,空冷,每次镦拔变形量控制在37~40%,终锻温度950℃;加热保温系数均为0.7min/mm。
步骤2,经步骤1处理后,修磨干净,随后在750℃时入炉,升温至800℃,保温130min,随后升至相变点20℃,即1020℃,保温400min,出炉锻造,完成两镦两拔,水冷,每次镦拔变形量控制在37~40%,终锻温度900℃;加热保温系数均为0.7min/mm。
步骤3,经步骤2处理后,修磨干净,750℃入炉,升温至800℃,保温140min,随后升至相变点下20℃即980℃,保温350min,出炉锻造,拔长展宽至H260±10×W1800±10×L~3200,拔长过程端头出现“月压痕”,控制每次单锤下压量≤25mm,长度方向两端头从两边到中心收双板舌,空冷,终锻温度为850℃。
步骤4,到温装炉,随后升至相变点下45℃即955℃,保温150min,出炉锻造,拔长收宽至H210±5×W1650±10×L~3100,拔长过程端头出现“月压痕”,控制每次单锤下压量≤10mm,长度方向两端头从两边到中心收双板舌,空冷,终锻温度为850℃。

Claims (5)

1.消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,选取TC4铸锭并进行开坯,得到第一坯料;
步骤2,将第一坯料修磨干净,加热后改锻,得到第二坯料;
步骤3,将第二坯料修磨干净,加热后展宽、收边,得到第三坯料;
步骤4,将第三坯料修磨干净,加热后拔长、再收边,完成锻造成型;
所述步骤4的过程为:
将第三坯料再次修磨干净后加热至相变点下40~50℃,加热保温系数为0.3-0.7min/mm;
然后先将所述第三坯料沿长度方向拔长,拔长过程单锤下压量≤10mm,再沿宽度方向收长度,沿长度方向收宽;
所述沿长度方向收宽时顺序为从两端向中心收双板舌;
所述步骤3具体为:将第二坯料修磨干净并在小于800℃时入炉,升温至800℃,保温120-150min;
随后升温至相变点温度下20~50℃,保温350-450min,出炉锻造,得到第三坯料;
其中所述第三坯料的宽度尺寸不小于成品目标锻板宽度+50mm,所述第三坯料的厚度预留15-25%的变形量,所述第三坯料的收边顺序应从两端向中心,冷却方式为空冷;
所述步骤3升温过程中加热保温系数均为0.3-0.7min/mm;
所述步骤2具体为:
将第一坯料修磨干净并在小于800℃时入炉,升温至800℃,保温120-150min;
随后升温至相变点温度+20~50℃,保温350-450min,出炉锻造;
最后进行两镦两拔,每次镦拔结束后均进行水冷,完成改锻。
2.根据权利要求1所述的消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,其特征在于,所述步骤1中开坯的具体操作为:
首先将所述TC4铸锭在小于800℃时入炉,随后升温至800℃,保温120-150min;然后升温至1150±20℃,保温350-480min,出炉;最后对处理后的TC4铸锭两镦两拔,每次镦拔结束后冷却方式均为空冷,得到第一坯料。
3.根据权利要求2所述的消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,其特征在于,所述两镦两拔中,经处理的TC4铸锭每次镦拔变形量均为37%-40%,且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。
4.根据权利要求2所述的消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,其特征在于,所述步骤1升温过程中的加热保温系数均为0.3-0.7min/mm。
5.根据权利要求1所述的消除TC4钛合金板坯端头月牙痕的锻造成型方法,其特征在于,所述步骤2升温过程中加热保温系数均为0.3-0.7min/mm;
所述步骤2中两镦两拔的每次镦拔变形量为37-40%,且第二次镦拔的终锻温度不小于800℃。
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