CN111001743B - 一种改善发动机钛合金叶片盘组织均匀性的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善发动机钛合金叶片盘组织均匀性的锻造方法，其特征在于，步骤一：钛合金棒料收方，对钛合金棒料宽度b及高度a进行设计，将圆棒料收成长方体；步骤二：采用常规加热制度对钛合金进行加热，进行改锻，先拔长至高宽比预设好的目标尺寸，然后镦粗至第一预设高度h；步骤三：继续采用常规加热制度对钛合金进行加热，交换方向进行拔长锻造，再镦粗，使得锻件变形均匀；步骤四：交替进行步骤二和步骤三，循环多次；步骤五：分两火进行镦饼、滚圆。本发明可有效提高组织的均匀性，解决了批产探伤大批不合格的难题；同时提高了锻件的力学性能，保证了产品的质量；减少了锻造火次，节约了成本，提高了生产效率。

Description

一种改善发动机钛合金叶片盘组织均匀性的锻造方法
技术领域
本发明涉及锻造领域，尤其涉及一种发动机叶片盘改善组织均匀性的锻造新方法。
背景技术
钛合金叶片盘作为飞机发动机的重要部件，最终盘类锻件的组织、性能受中间荒坯的影响较大，因此在锻造过程中，对中间荒坯组织均匀性要求较高。由于棒材材料化学成分不均匀，所以中间荒坯棒料需要进行反复多次镦拔进行改锻，来改善组织。
对于某些近α型钛合金，极易变形不均匀、开裂。因此，在锻造过程中不仅要控制加热温度还应该控制变形量、变形中变形热，才能避免变形不均匀，局部区域温差大，使得探伤不合格，性能指标也偏低。
对于厚度较高的荒坯，组织和性能的匹配性要求较高。因此，从棒料到中间荒坯锻造过程中需要改锻来提高组织的均匀性。钛合金常规改锻方法：相变点以下40℃加热锻造，变形量控制在40％左右，改锻火次需要30火左右方能改善组织的均匀性，并且工艺稳定性差，原材料消耗较大，严重影响生产效率和经济成本。
因此对于塑性较差，锻件厚度较高的某些近α型钛合金叶片盘类锻件，迫切需要新的锻造方法来改善中间荒坯的组织均匀性，以达到探伤的要求水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：解决锻件中间荒坯锻后探伤不合格、理化性能不稳定的问题。
本发明的技术方案是：
一种改善发动机钛合金叶片盘组织均匀性的锻造方法，采用高低交替镦拔和锻后水冷的HL改锻工艺，具体如下：步骤一：钛合金棒料收方，对钛合金棒料宽度b及高度a进行设计，将圆棒料收成长方体；步骤二：采用常规加热制度对钛合金进行加热，进行改锻，先拔长至高宽比预设好的目标尺寸，然后镦粗至第一预设高度h；步骤三：继续采用常规加热制度对钛合金进行加热，交换方向进行拔长锻造，再镦粗，使得锻件变形均匀；步骤四：交替进行步骤二和步骤三，循环多次；步骤五：分两火进行镦饼、滚圆。
步骤一的具体过程为棒料收方：加热方式采用β-25℃，变形方式采用先铆镦后翻面镦粗，再沿轴向收方整形至长方体尺寸-宽度b及长度a，使得长高比为1.6-1.8，锻造完成后冷却方式采用水冷。步骤二的具体过程为：加热方式采用β-45℃，变形方式采用先四方拔长、倒角拔长(如附图2、图3所示)，拔长至高宽比预设好的目标尺寸，然后镦粗至第一预设高度h。拔长尺寸和镦粗尺寸满足变形量控制在30～35％，h/a控制在65％，加热一火完成。步骤三中加热方式采用β-45℃，变形方式：先旋转90°改变拔长方向，再进行拔长锻造，拔长包括四方拔长和倒角拔长，然后再镦粗，步骤二加热一火完成。步骤四中，步骤二和三循环5次锻造。步骤五中第一火镦粗变形量控制在30％，第二火镦粗变形量在20％左右。
本发明的有益效果是：对发动机叶片盘采用高低交替镦拔和锻后水冷的HL改锻新方法，可有效提高组织的均匀性，解决了批产探伤大批不合格的难题；同时提高了锻件的力学性能，保证了产品的质量；减少了锻造火次，节约了成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为叶片盘荒坯改锻铆镦、镦粗过程图。
图2为本发明实施例提供的发动机叶片盘荒坯的四方拔长过程图。
图3为本发明实施例提供的发动机叶片盘荒坯的倒角拔长过程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明实施例提供一种一种发动机发动机叶片盘荒坯的成型方法，所述方法采取以下步骤：
1)采用高于常规锻造20℃的加热温度，进行收方成形((常规锻造温度β-45℃))；
2)改锻过程中，镦粗采用先铆镦再翻面镦粗；
3)拔长采用交替换向的新方式；
如上述锻件成型过程中，用压力机将棒料进行锻造，送进时第一遍下压和第二遍错位送进，避免同一部位重复不均匀变形。
所述收方加热温度高于常规钛合金加热温度20℃。
某型飞机发动机叶片盘的某个零件采用了TA19(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo)钛合金材料，中间荒坯规状为饼坯。此饼坯要求采用自由锻造的成型方法。通常，我们会将棒材加热至钛合金常规锻造区间，使得局部区域多次压缩变形。
采用本发明可以使锻件饼坯组织均匀，棱角、外圆未出现明显裂纹，表面也没有加工硬化。解决了探伤不合格的难题，使得生产效率提高、节约经济成本，同时也提高了理化性能。
具体的锻造方法：如图1、图2、图3所示：
采用2500T快锻机进行锻造生产，具体如下：
收方：相变点下25℃×200min
φ250×928先铆镦、镦粗至～φ311×600±5翻面继续镦粗、收整至～□331×415±5倒棱八方；锻造完水冷
控制要点：铆镦时压下50～70mm左右，如图1所示
改锻：相变点下45℃×270min(热料回炉170min)冷却方式：空冷
第一火：～□331×415±5轴向四方拔长至□290±5×～540，倒角拔长至□255±5×～700，倒棱、镦粗至H＝530翻面、继续镦粗至～□331×415±5；
第二火：～□331×415±5换向四方拔长至□290±5×～540，倒角拔长至□255±5×～700，倒棱、镦粗至H＝530翻面、继续镦粗至～□331×415±5；
第三火：重复第一火
第四火：重复第二火
第五火：重复第一火
第六火：重复第二火
第七火：重复第一火
第八火：重复第二火
第九火：相变点下45℃×270min(热料回炉170min)
～□331×415±5镦粗至～□396×290±5(翻面回炉加热)
第十火：相变点下45℃×270min(热料回炉170min)
～□396×290±5镦粗至镦粗、滚圆至～φ520×190±3

Claims (4)

1.一种改善发动机近α型钛合金叶片盘组织均匀性的锻造方法，其特征在于，采用高低交替镦拔的改锻工艺，具体如下：步骤一：钛合金棒料收方，将收方整形后的钛合金宽度b及高度a进行设计，将圆棒料收成长方体，变形方式采用先铆镦后翻面镦粗的分段镦粗，再沿轴向收方整形至宽度b及高度a，使得宽高比为1.6-1.8,加热方式采用β-25℃，锻造完成后，冷却方式采用水冷；步骤二：采用β-45℃加热方式对钛合金进行加热，进行改锻，变形方式采用先四方拔长、倒角拔长，先拔长至高宽比预设好的目标尺寸，然后镦粗至第一预设高度h；拔长尺寸和镦粗尺寸满足变形量控制在30～35%，h/a控制在65%，加热一火完成；步骤三：继续采用β-45℃加热方式对钛合金进行加热，交换方向进行拔长锻造，再镦粗，轴向沿第一预设时针方向旋转第一预设角度，改变拔长方向，进行拔长再镦粗的变形方式，使得锻件变形均匀；步骤四：交替进行步骤二和步骤三，循环多次；步骤五：分两火进行镦饼、滚圆。
2.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，轴向为拔长方向，换向后的拔长方向垂直于轴向，第一预设角度为90°,步骤三加热一火。
3.如权利要求2所述的锻造方法，其特征在于，步骤四中，步骤二和步骤三循环5次进行锻造。
4.如权利要求2所述的锻造方法，其特征在于，步骤五中，第一火镦粗变形量控制在30%，第二火镦粗变形量在20%。
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