CN110814251A - 一种起落架用大型tc18钛合金模锻件的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锻造技术领域，尤其为一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，包含以下步骤：步骤一，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度、凹槽深度等结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；步骤二，设计模锻用荒坯图、模锻模具图，并进行模具制造；步骤三，使用31.5MN快锻机进行制荒；步骤四，使用模锻液压机进行模锻；步骤五，对锻件进行热处理，本发明生产出组织力学性能均匀性好，并具有良好表面质量的TC18钛合金模锻件，同时降低了原材料的消耗和零件后期机加工时，能够满足新型运输机起落架关键件对大尺寸、高减重、长寿命和低成本的需求。
Description
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，具体为一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法。
背景技术
在现有技术中，大型起落架锻件一般采用普通超高强度钢通过锻造的方法来加工制造，采用此种工艺方法制备的锻件难以满足先进航空飞行器轻量化、高性能及长寿命的发展目标，难以满足我国新型运输机起落架的设计要求。而大型钛合金起落架锻件由于投影面积大，在小型设备上成形难度较大，导致从原材料到锻件成型过程中锻压比不足，锻件组织力学性能均匀一致性差，尤其是疲劳寿命低等一系列问题，因此，针对上述问题提出一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，包括以下步骤：
步骤一，设计锻件图；
首先，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度、凹槽深度等结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；
步骤二，设计模锻用荒坯图、模锻模具图，并进行模具制造；
荒坯图以制荒过程每火次的变形量30％～40％，模锻时变形量35％～40％的原则设计；
制荒用弯曲工装设计；
根据荒坯尺寸及U型结构，设计出制荒用弯曲工装；
根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制上、下模的表面粗糙度及型腔尺寸；
步骤三，使用31.5MN快锻机及专用工装进行制荒；
其包括以下程序：
(a)锻造前上下砧和所用工装应用天然气预热，预热时间≥2小时，坯料回炉加热时，上下砧及工装应补充预热；
(b)坯料在电炉中进行加热；
(c)坯料出炉后置于上、下砧之间进行制荒，并控制每火次的压下量和压制速度，得到符合工艺要求的坯料；
(d)空冷；
重复上述a～d步骤5-6次；
步骤四，使用模锻液压机进行模锻；
其包含以下程序：
(a)模具预热至250～350℃后安装到模锻设备上；
(b)将坯料置于电炉中预热100～200℃，保温10-20分钟后均匀喷涂Ti-7防护润滑剂，喷涂厚度0.2～0.4mm，保证坯料表面喷涂后润滑剂厚度均匀；
(c)将坯料使用电炉进行加热；
(d)锻造前对模具型腔喷涂专用石墨水剂，保证模具型腔喷涂后石墨厚度均匀；
(e)将坯料置于模具中进行锻造，压制速度2～3mm/s；
(f)空冷；
步骤五，对锻件进行热处理。
优选的，所述步骤三中，坯料需使用31.5MN快锻机及专用工装进行制荒，加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算。
优选的，所述步骤四中，坯料需使用模锻液压机进行模锻，低温区加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算；高温区加热温度Tβ+(12～15)℃，保温时间按0.3～0.35min/mm计算，压制速度2～3mm/s。
优选的，所述步骤五的热处理工艺为：锻件于840℃入炉，保温180min，炉冷至750℃，保温150min，出炉空冷；锻件于615～620℃入炉，保温360min，出炉空冷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，本发明生产出组织力学性能均匀性好，并具有良好表面质量的TC18钛合金模锻件，同时降低了原材料的消耗和零件后期机加工时，能够满足新型运输机起落架关键件对大尺寸、高减重、长寿命和低成本的需求。
附图说明
图1为案例一锻件轴测图；
图2为案例二锻件轴测图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
案例一：请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
锻件材料：TC18钛合金；锻件外廓尺寸：1412×906×207mm；锻件投影面积0.576m2；锻件重量：275kg。
步骤一，设计锻件图；
首先，分析零件图：零件外廓尺寸为1252×879×186mm，投影面积为0.414m2，腹板厚度15mm。根据上述零件特征，确定锻件余量为水平方向单边10mm，高度方向单边8～13mm，拔模斜度内15°、外7°，凸圆角R10，凹圆角R30。按上述确定的原则完成锻件设计；
步骤二，设计模锻用荒坯图、模锻模具图，并进行模具制造；
荒坯图以制荒过程每火次的变形量30％～40％，模锻时变形量35％～40％的原则设计；
制荒用弯曲工装设计；
根据荒坯尺寸及U型结构，设计出制荒用弯曲工装；
根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制上、下模的表面粗糙度及型腔尺寸；
步骤三，使用31.5MN快锻机及专用工装进行制荒；
其包括以下程序：
(a)锻造前上下砧和所用工装应用天然气预热，预热时间≥2小时，坯料回炉加热时，上下砧及工装应补充预热；
(b)坯料在电炉中进行加热，加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算；
(c)坯料出炉后置于上、下砧之间进行制荒，并控制每火次的压下量和压制速度，得到符合工艺要求的坯料；
(d)空冷；
重复上述a～d步骤5-6次；
步骤四，使用模锻液压机进行模锻；
其包含以下程序：
(a)模具预热至250～350℃后安装到模锻设备上；
(b)将坯料置于电炉中预热100～200℃，保温10-20分钟后均匀喷涂Ti-7防护润滑剂，喷涂厚度0.2～0.4mm，保证坯料表面喷涂后润滑剂厚度均匀；
(c)将坯料使用电炉进行加热，低温区加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算；高温区加热温度Tβ+(12～15)℃，保温时间按0.3～0.35min/mm计算；
(d)锻造前对模具型腔喷涂专用石墨水剂，保证模具型腔喷涂后石墨厚度均匀；
(e)将坯料置于模具中进行锻造，压制速度2～3mm/s；
(f)空冷；
步骤五，对锻件进行热处理；
主要工艺流程为：锻件于840℃入炉，保温180min，炉冷至750℃，保温150min，出炉空冷；锻件于615～620℃入炉，保温360min，出炉空冷。
对经过上述步骤制得的锻件检测力学性能，拉伸、冲击性能见表1，断裂韧性见表2。
表1案例一锻件拉伸、冲击性能
表2案例一锻件断裂韧性
对经过上述步骤制得的锻件尺寸、表面质量符合锻件图纸及数模的要求。
案例二：请参阅图2，本发明提供一种技术方案：
锻件材料：TC18钛合金；锻件外廓尺寸：1382×907×207mm；锻件投影面积0.572m2；锻件重量：265kg。
步骤一，设计锻件图；
首先，分析零件图：零件外廓尺寸为1222×879×186mm，投影面积为0.412m2，腹板厚度15mm。根据上述零件特征，确定锻件余量为水平方向单边10mm，高度方向单边8～13mm，拔模斜度内15°、外7°，凸圆角R10，凹圆角R30。按上述确定的原则完成锻件设计；
步骤二，设计模锻用荒坯图、模锻模具图，并进行模具制造；
荒坯图以制荒过程每火次的变形量30％～40％，模锻时变形量35％～40％的原则设计；
制荒用弯曲工装设计；
根据荒坯尺寸及U型结构，设计出制荒用弯曲工装；
根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制上、下模的表面粗糙度及型腔尺寸；
步骤三，使用31.5MN快锻机及专用工装进行制荒；
其包括以下程序：
(a)锻造前上下砧和所用工装应用天然气预热，预热时间≥2小时，坯料回炉加热时，上下砧及工装应补充预热；
(b)坯料在电炉中进行加热，加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算；
(c)坯料出炉后置于上、下砧之间进行制荒，并控制每火次的压下量和压制速度，得到符合工艺要求的坯料；
(d)空冷；
重复上述a～d步骤5-6次；
步骤四，使用模锻液压机进行模锻；
其包含以下程序：
(a)模具预热至250～350℃后安装到模锻设备上；
(b)将坯料置于电炉中预热100～200℃，保温10-20分钟后均匀喷涂Ti-7防护润滑剂，喷涂厚度0.2～0.4mm，保证坯料表面喷涂后润滑剂厚度均匀；
(c)将坯料使用电炉进行加热，低温区加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算；高温区加热温度Tβ+(12～15)℃，保温时间按0.3～0.35min/mm计算；
(d)锻造前对模具型腔喷涂专用石墨水剂，保证模具型腔喷涂后石墨厚度均匀；
(e)将坯料置于模具中进行锻造，压制速度2～3mm/s；
(f)空冷；
步骤五，对锻件进行热处理；
主要工艺流程为：锻件于840℃入炉，保温180min，炉冷至750℃，保温150min，出炉空冷；锻件于615～620℃入炉，保温360min，出炉空冷。
对经过上述步骤制得的锻件检测力学性能，拉伸、冲击性能见表3，断裂韧性见表4。
表3案例二锻件拉伸、冲击性能
表4案例二锻件断裂韧性
本发明通过上述方法实现了起落架用大型TC18钛合金模锻件常规锻造的生产。本方法生产出的锻件强度-塑性-韧性-疲劳寿命匹配最佳，满足新型运输机起落架关键件对大尺寸、轻量化、长寿命和低成本的设计需求。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，设计锻件图；
首先，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度、凹槽深度等结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；
步骤二，设计模锻用荒坯图、模锻模具图，并进行模具制造；
荒坯图以制荒过程每火次的变形量30％～40％，模锻时变形量35％～40％的原则设计；
制荒用弯曲工装设计；
根据荒坯尺寸及U型结构，设计出制荒用弯曲工装；
根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制上、下模的表面粗糙度及型腔尺寸；
步骤三，使用31.5MN快锻机及专用工装进行制荒；
其包括以下程序：
(a)锻造前上下砧和所用工装应用天然气预热，预热时间≥2小时，坯料回炉加热时，上下砧及工装应补充预热；
(b)坯料在电炉中进行加热；
(c)坯料出炉后置于上、下砧之间进行制荒，并控制每火次的压下量和压制速度，得到符合工艺要求的坯料；
(d)空冷；
重复上面的a～d步骤5-6次；
步骤四，使用模锻液压机进行模锻；
其包含以下程序：
(a)模具预热至250～350℃后安装到模锻设备上；
(b)将坯料置于电炉中预热100～200℃，保温10-20分钟后均匀喷涂Ti-7防护润滑剂，喷涂厚度0.2～0.4mm，保证坯料表面喷涂后润滑剂厚度均匀；
(c)将坯料使用电炉进行加热；
(d)锻造前对模具型腔喷涂专用石墨水剂，保证模具型腔喷涂后石墨厚度均匀；
(e)将坯料置于模具中进行锻造，压制速度2～3mm/s；
(f)空冷；
步骤五，对锻件进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，其特征在于：所述步骤三中，坯料需使用31.5MN快锻机及专用工装进行制荒，加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算。
3.根据权利要求1所述的一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，其特征在于：所述步骤四中，坯料需使用模锻液压机进行模锻，低温区加热温度Tβ-(30～35)℃，保温时间按0.5～0.7min/mm计算；高温区加热温度Tβ+(12～15)℃，保温时间按0.3～0.35min/mm计算，压制速度2～3mm/s。
4.根据权利要求1所述的一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法，其特征在于：所述步骤五的热处理工艺为：锻件于840℃入炉，保温180min，炉冷至750℃，保温150min，出炉空冷；锻件于615～620℃入炉，保温360min，出炉空冷。
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| CN112191795A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 贵州安大航空锻造有限责任公司 | 一种大型锻件锻压成型方法 |
| CN114130936A (zh) * | 2021-10-30 | 2022-03-04 | 贵州通用航空有限责任公司 | 一种轻型飞机主起落架用增强复合材料及其制造方法 |
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