CN110976747B - 一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法 - Google Patents

一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110976747B
CN110976747B CN201911323513.5A CN201911323513A CN110976747B CN 110976747 B CN110976747 B CN 110976747B CN 201911323513 A CN201911323513 A CN 201911323513A CN 110976747 B CN110976747 B CN 110976747B
Authority
CN
China
Prior art keywords
forging
blank
bar
blisk
cake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911323513.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110976747A (zh
Inventor
张帅
刘涛生
舒睿昶
王波伟
秦卫东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Hongyuan Aviation Forging Co Ltd
Original Assignee
Shaanxi Hongyuan Aviation Forging Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi Hongyuan Aviation Forging Co Ltd filed Critical Shaanxi Hongyuan Aviation Forging Co Ltd
Priority to CN201911323513.5A priority Critical patent/CN110976747B/zh
Publication of CN110976747A publication Critical patent/CN110976747A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110976747B publication Critical patent/CN110976747B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K5/00—Making tools or tool parts, e.g. pliers
    • B21K5/02—Making tools or tool parts, e.g. pliers drilling-tools or other for making or working on holes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明属于整体叶盘锻造技术领域，具体涉及一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法。该方法包括：将TC17钛合金棒材按照所需尺寸下料成棒坯；将棒坯通过平模镦粗成饼坯；将饼坯预锻成沿中心至外圆具有不同高度台阶形状的预锻件；将预锻件机加成中心贯通的荒型；将荒型终锻成整体叶盘锻件。通过设计合理的预锻件结构并机加成所需的荒型，使最终模锻过程锻件各个部位都能达到50％至70％的变形量，从而有效的细化原始β晶粒尺寸，有利于锻件的最终探伤。

Description

一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法
技术领域
本发明属于整体叶盘锻造技术领域，具体涉及一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法。
背景技术
整体叶盘结构是将叶片和轮盘设计成整体结构，从而省去了传统联接中的榫头、榫槽和锁紧装置。整体叶盘的采用使发动机整体结构大为简化，结构重量减轻，零件数减少，并且避免了榫头气流损失，发动机的推重比和可靠性进一步提高。据报道，采用整体叶盘可使发动机重量减轻20％～30％，效率提高5％～10％，零件数量减少50％以上。而整体叶盘结构自身的厚度起伏使锻件在生产时很难保证各个部位变形均匀。
发明内容
本发明的目的：提供一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法，以使盘轴类整体叶盘不同厚度区域各个部位变形量充足。
本发明的技术方案：
第一方面，提供了一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法，包括：
将TC17钛合金棒材按照所需尺寸下料成棒坯；
将棒坯通过平模镦粗成饼坯；
将饼坯预锻成沿中心至外圆具有不同高度台阶形状的预锻件；
将预锻件机加成中心贯通的荒型；
将荒型终锻成整体叶盘锻件。
进一步地，将棒坯通过平模镦粗成饼坯，具体包括：
将棒坯通过等温平模镦粗成饼坯。
进一步地，将棒坯通过等温平模镦粗成饼坯，具体包括：
将棒坯加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃；
按棒坯有效厚度进行0.5min/mm至1min/mm的保温；
将上下平模加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃并把棒坯转移进平模；
对棒坯进行等温镦粗成饼坯使棒材变形量达到40％至60％；
将饼坯空冷到室温。
进一步地，对棒坯进行等温镦粗成饼坯，具体包括：对棒坯进行0.3mm/s至0.6mm/s的下压速度的等温镦粗成饼坯。
进一步地，将饼坯预锻成沿中心至外圆具有不同高度台阶形状的预锻件，具体包括：
将饼坯加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃；
按饼坯有效厚度进行0.6min/mm至1min/mm的保温；
将上下预锻模加热至200℃至300℃并把饼坯转移进预锻模；
对饼坯进行预锻成预锻件使预锻件的变形量达到20％至50％；
将预锻件空冷到室温。
进一步地，对饼坯进行预锻成预锻件，具体包括：
对饼坯进行1mm/s至3mm/s的下压速度的预锻成预锻件。
进一步地，将荒型终锻成整体叶盘锻件，具体包括：
将荒型加热至TC17钛合金相变点以上25℃至45℃；
按荒形有效厚度进行0.6min/mm至1min/mm的保温；
将上下终锻模加热至TC17钛合金相变点下30℃至50℃并把荒型转移进终锻模；
对荒型进行终锻成整体叶盘锻件；
将整体叶盘锻件风冷到室温。
进一步地，对荒型进行终锻成整体叶盘锻件，具体包括：
对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件。
进一步地，对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件，具体包括：
对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件使整体叶盘锻件有效区域的变形量达到50％至70％。
本发明的有益效果：
通过设计合理的预锻件结构并机加成所需的荒型，使最终模锻过程锻件各个部位都能达到50％至70％的变形量，从而获得理想的网篮组织和与之匹配的优良力学性能的锻件。
附图说明
图1为根据本发明的β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法流程图；
图2为荒型摆料状态图；
图3为整体叶盘终锻等效应变图。
其中，1—棒坯、2—上平模、3—饼坯、4—下平模、5-预锻上模、6-预锻件、7-预锻下模、8-荒型、9-终锻上模、10-整体叶盘终锻件、11-终锻下模。
具体实施方式
本发明的一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法，包括：将TC17钛合金棒材按照所需尺寸下料成棒坯；将棒坯通过平模镦粗成饼坯；将饼坯预锻成沿中心至外圆具有不同高度台阶形状的预锻件；将预锻件机加成中心贯通的荒型；将荒型终锻成整体叶盘锻件。
进一步地，将棒坯通过平模镦粗成饼坯，具体包括：将棒坯通过等温平模镦粗成饼坯。
进一步地，将棒坯通过等温平模镦粗成饼坯，具体包括：将棒坯加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃；按棒坯有效厚度进行0.5min/mm至1min/mm的保温；将上下平模加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃并把棒坯转移进平模；对棒坯进行等温镦粗成饼坯使棒材变形量达到40％至60％；将饼坯空冷到室温。
进一步地，对棒坯进行等温镦粗成饼坯，具体包括：对棒坯进行0.3mm/s至0.6mm/s的下压速度的等温镦粗成饼坯。
进一步地，将饼坯预锻成沿中心至外圆具有不同高度台阶形状的预锻件，具体包括：将饼坯加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃；按饼坯有效厚度进行0.6min/mm至1min/mm的保温；将上下预锻模加热至200℃至300℃并把饼坯转移进预锻模；对饼坯进行预锻成预锻件使预锻件的变形量达到20％至50％；将预锻件空冷到室温。
进一步地，对饼坯进行预锻成预锻件，具体包括：对饼坯进行1mm/s至3mm/s的下压速度的预锻成预锻件。
进一步地，将荒型终锻成整体叶盘锻件，具体包括：将荒型加热至TC17钛合金相变点以上25℃至45℃；按荒形有效厚度进行0.6min/mm至1min/mm的保温；将上下终锻模加热至TC17钛合金相变点下30℃至50℃并把荒型转移进终锻模；对荒型进行终锻成整体叶盘锻件；将整体叶盘锻件风冷到室温。
进一步地，对荒型进行终锻成整体叶盘锻件，具体包括：对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件。
进一步地，对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件，具体包括：对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件使整体叶盘锻件有效区域的变形量达到50％至70％。
对锻造后整体叶盘锻件进行热处理，其热处理制度为780℃-820℃×4小时，水冷；590℃-650℃×8小时，空冷。
实施例：
α+β型两相钛合金，例如：中国材料牌号为TC17的钛合金。
下面给出了TC17钛合金的β锻锻造工艺步骤：
步骤1：检测所用TC17钛合金棒材的相变点温度为895℃。
步骤2：如图1所示，把TC17钛合金棒材按锻件所需规格下料成棒坯，把棒坯加热到865℃，保温，保温时间按棒坯有效厚度0.6min/mm计算。
步骤3：把上平模2和下平模4加热到855℃，将按步骤1加热的棒材放入平模，通过上平模0.3mm/s至0.6mm/s的下压速度下压对棒坯1进行等温镦粗，使棒材变形量达到40％至60％，镦粗成饼坯3，从模具内取出饼坯，并空冷到室温。
步骤4：把上述空冷后的饼坯3加热到865℃，保温，保温时间按棒坯有效厚度0.6min/mm计算。
步骤5：把上预锻模5和下预锻模7加热到300℃，将按步骤4加热的饼坯放入预锻模，通过上预锻模1mm/s至3mm/s的下压速度下压对饼坯3进行预锻，使饼坯变形量达到20％至50％，预锻成预锻件6，从模具内取出预锻件，并空冷到室温。
步骤6：将预锻件机加成中心贯通的荒型8。
步骤7：把机加后荒形8加热到925℃，保温，保温时间按棒坯有效厚度0.8min/mm计算。
步骤8：把终锻上模9和终锻下模11加热到865℃，将按步骤7加热的荒型8放入终锻模，通过终锻上模0.4mm/s至1mm/s的下压速度下压对荒型8进行终锻，使荒型变形量达到50％至70％，终锻成整体叶盘锻件10，从模具内取出锻件，并空冷到室温。
步骤9：对整体叶盘锻件10进行热处理，即固溶+时效处理，其中固溶处理是把整体叶盘锻件10加热到800℃±10℃，保温4h后放入水中迅速冷却(水淬)，时效处理时把经固溶处理后的整体叶盘锻件10加热到630℃±10℃，保温8h后进行空冷。
本发明采用一火次等温镦饼，即将棒坯加热至合金相变点下30℃至50℃，保温时间按棒坯有效厚度0.5min/mm至1min/mm保温；加热上、下平模至相变点下30℃至50℃后把棒坯转移进平模，压机锻压棒坯使其以0.3mm/s至0.6mm/s的下压速度进行等温镦粗使棒材变形量达到40％至60％，镦粗成饼坯，从模具内取出饼坯，并空冷到室温。足够的变形可以有效的细化原始β晶粒尺寸，有利于锻件的最终探伤。同时单火次大变形可以使热加工工步有效减少，从而节约成本。
把饼坯加热至合金相变点下30℃至50℃，保温时间按饼坯有效厚度0.6min/mm至1min/mm保温；加热上、下预锻模具至200℃至300℃后把饼坯转移进预锻模具里，压机锻压饼坯使其以1mm/s至3mm/s的下压速度进行预锻使饼坯变形量达到20％至50％，锻成预锻件形状，取出预锻件空冷到室温。为终锻进行形状准备，确保在终锻过程各个部位变形均匀。
把机加通孔后的荒形加热至合金相变点上25℃至45℃，保温时间按饼坯有效厚度0.6min/mm至1min/mm保温；加热终锻上、下模具至相变点下30℃至50℃后，把荒型转移进终锻模具里，压机锻压荒型使其以0.4mm/s至1mm/s的下压速度进行终锻使荒型等效应变达到0.7至1.2对应变形量为50％至70％，锻成锻件最终形状，取出锻件风冷到室温。保证荒型在β相区有充足的变形量。从而获得理想的网篮组织和与之匹配的优良力学性能的锻件。
本发明的优点是两相区(α+β)等温镦饼+两相区预锻+β相区终锻的锻造工艺路线，采用大变形的等温镦饼有效减少了热加工工步，细化了晶粒保证了锻件的最终探伤水平；通过设计合理的预锻件形状，可以保证在最后终锻过程锻件各个部位都能有充足且均匀的变形量，获得理想的网篮组织和与之匹配的力学性能。
采用该方法锻造的锻件经热处理后具有理想的网篮组织和优异的力学性能。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法，其特征在于，所述叶盘为带轴颈的盘轴类整体叶盘，所述方法包括：
将TC17钛合金棒材按照所需尺寸下料成棒坯；
采用一火次等温镦饼，将棒坯通过平模镦粗成饼坯，将棒坯加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃；按棒坯有效厚度进行0.5min/mm至1min/mm的保温；将上下平模加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃并把棒坯转移进平模；对棒坯进行等温镦粗成饼坯使棒坯变形量达到40％至60％；将饼坯空冷到室温；
将饼坯预锻成沿中心至外圆具有不同高度台阶形状的预锻件，将饼坯加热至TC17钛合金相变点以下30℃至50℃；按饼坯有效厚度进行0.6min/mm至1min/mm的保温；将上下预锻模加热至200℃至300℃并把饼坯转移进预锻模；对饼坯进行预锻成预锻件，使预锻件的变形量达到20％至50％；将预锻件空冷到室温；
将预锻件机加成中心贯通的荒型，将荒型加热至TC17钛合金相变点以上25℃至45℃；按荒型有效厚度进行0.6min/mm至1min/mm的保温；将上下终锻模加热至TC17钛合金相变点下30℃至50℃并把荒型转移进终锻模；对荒型进行0.4mm/s至1mm/s的下压速度的终锻成整体叶盘锻件，使整体叶盘锻件各个部位的变形量达到50％至70％；将整体叶盘锻件风冷到室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对棒坯进行等温镦粗成饼坯，具体包括：
对棒坯进行0.3mm/s至0.6mm/s的下压速度的等温镦粗成饼坯。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对饼坯进行预锻成预锻件，具体包括：
对饼坯进行1mm/s至3mm/s的下压速度的预锻成预锻件。
CN201911323513.5A 2019-12-24 2019-12-24 一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法 Active CN110976747B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911323513.5A CN110976747B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911323513.5A CN110976747B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110976747A CN110976747A (zh) 2020-04-10
CN110976747B true CN110976747B (zh) 2021-10-15

Family

ID=70073282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911323513.5A Active CN110976747B (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110976747B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111974921B (zh) * 2020-08-21 2022-08-16 西安三角防务股份有限公司 一种TC17合金的普通模具β锻的锻造方法
CN113145681A (zh) * 2021-03-03 2021-07-23 景德镇明兴航空锻压有限公司 一种钛合金棒材的锻造方法
CN113084064B (zh) * 2021-04-14 2022-09-02 西安三角防务股份有限公司 一种大型钛合金深腔长盒肋锻件、模具及其成型方法
CN113510207B (zh) * 2021-04-27 2023-03-31 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司 Tc17钛合金大尺寸变截面整体叶盘锻件制作方法
CN114505430B (zh) * 2021-12-15 2024-09-13 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种锻件改变锻件受打击面积的分锻模具锻造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101804441A (zh) * 2008-12-25 2010-08-18 贵州安大航空锻造有限责任公司 Tc17两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法
CN102896267A (zh) * 2012-09-28 2013-01-30 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种tc17钛合金盘形锻件的等温锻造方法
CN106862452A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101804441A (zh) * 2008-12-25 2010-08-18 贵州安大航空锻造有限责任公司 Tc17两相钛合金盘形锻件的近等温锻造方法
CN102896267A (zh) * 2012-09-28 2013-01-30 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种tc17钛合金盘形锻件的等温锻造方法
CN106862452A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 陕西宏远航空锻造有限责任公司 一种TC17钛合金整体叶盘的等温β锻造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TC17合金整体叶盘等温β锻工艺研究;狄鹏等;《热加工工艺》;20160930;第45卷(第17期);第135-138页 *
钛合金整体叶盘等温锻造技术;孟庆通等;《上海钢研》;20060630(第2期);第16-18页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110976747A (zh) 2020-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110976747B (zh) 一种β锻锻造TC17合金整体叶盘的方法
CN109454188A (zh) Ti55531钛合金大规格棒材自由锻造方法
CN107321900B (zh) 一种gh4169合金盘锻件模锻成型方法
CN112207220B (zh) 一种Ti2AlNb基合金环件的制备工艺
CN109482796B (zh) 一种TC4钛合金盘锻件的β锻及热处理方法
CN101758159A (zh) 钛合金整体盘轴锻件的近等温锻造方法
CN111438317B (zh) 一种具有高强高韧近β型钛合金锻件锻造成形的制备方法
CN108555223B (zh) 一种gh901合金盘件制造方法
CN109622837B (zh) 一种高探伤水平的tc11钛合金饼坯的制备方法及装置
CN107350405A (zh) Ta19钛合金大规格棒材的自由锻造方法
CN1058757C (zh) 一种镍基高温合金锻件和棒材获得均匀超细晶粒的方法
CN112872261A (zh) 一种钛合金法兰盘锻件的锻造方法
CN111636042B (zh) 一种金属间化合物合金提升可锻性方法
CN114669701B (zh) 一种gh4080a高温合金锻件及其制备方法
CN106435404A (zh) 一种低风速风电机组的低碳合金钢风电主轴制造方法
CN114160746A (zh) 一种高探伤水平tc25/tc25g钛合金饼材的制备方法
JP2001123257A (ja) 大形鍛造鍛造品の製造方法
CN111250639B (zh) 一种gh4169大型异型环锻件出坯方法
CN106425285A (zh) 一种低风速风电机组的34CrNiMo6风电主轴锻造成型方法
CN106756693A (zh) 一种Ti60钛合金近β热处理方法
CN111604642A (zh) 一种弹性车轮轮芯的制备方法
CN106391958A (zh) Tc4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法
CN112620574B (zh) 一种gh4169高温合金涡轮盘的锻造方法
CN104745941B (zh) 一种用于高强度锻造的模具材料
CN109622867B (zh) 一种tc8-1钛合金盘件的等温锻造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant