CN112275979B - 一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法，包括：形成自由锻成形用甩子；将钛合金棒材拔成四方；分别利用甩子，对每对彼此相对的U形凹槽和/或L型凹槽，按不同的方式成形。本发明的方法对于带凹槽的异型锻件采用简单的甩子结合合理的成形工艺，可以降低成本，提高成形性能和力学性能。

Description

一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法
技术领域
本发明属于钛合金锻造成形技术领域，具体涉及一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法。
背景技术
钛合金大型复杂构件，尤其是如图1所示之类两侧分别带有相对的一个或多个凹槽的异型锻件整体成形已成为重要的发展方向，如何提高结构性能、减轻结构重量、缩短生产周期和降低成本尤为重要，预制坯的形状、尺寸决定着这类复杂整体构件最终的成形性能和精度。直接由坯料加工成预制坯，则切断了金属的流线，降低了其力学性能，对于小批量多品种的锻件，若采用预锻模成形坯料，则增加了模具的制造费用，增加了生产成本。
发明内容
鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法，本发明的方法可以降低小批量多品种的锻件成本，提高成形性能和力学性能。
本发明的上述目的是利用以下的技术方案实现的：
一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法，所述异型锻件为两侧分别带有相对的一个或多个凹槽的钛合金锻件，包括以下步骤：
1.根据锻件的毛坯图中锻件凹槽的尺寸，设计自由锻成形用甩子；
2.将钛合金棒材加热到预定温度，并保温预定时间，钛合金一般在两相区进行成形锻造；
3.将锻机的上下锤砧预热，并通过一镦一拔，将棒材拔成四方。
对于每对彼此相对的U形凹槽，按以下步骤成形：
4.将四方形坯料放在下锤砧上，将第一甩子放在坯料上对应的第一凹槽的位置，快锻机下压速度8～15mm/s,压下量不大于第一凹槽深度的一半，将坯料和第一甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，第一甩子的位置不变，并置于下砧座。
5.将第二甩子放在与第一个凹槽相对的第二凹槽的位置，锻机下压速度8～15mm/s,压下量不大于第二凹槽深度的一半。
6.再次将坯料和两个甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，两个甩子在坯料上的位置都保持不变，快锻机下压速度8～15mm/s,下压高度不超过第一个凹槽深度的1/3。变形过程中，压机的上锤砧向下运动，下锤砧始终保持不动，接触上锤砧和下锤砧坯料的流动速度不同，锻造过程旋转坯料使得坯料的上下面与压机的上下锤砧均匀的接触，保证坯料上下变形均匀，也有利于凹槽的成型。
7.再次将坯料和两个甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，两个甩子在坯料上的位置都保持不变，锻机下压速度8～15mm/s,直到两个凹槽的深度达到要求，和/或
对于每对彼此相对的L型凹槽，按以下步骤成形：
将对应的两个甩子同时放在相对的两个凹槽的位置，两个甩子分别与压机的上下锤砧接触。锻机下压速度8～15mm/s,下压高度不超过凹槽深度的一半，将坯料和甩子同时沿坯料自身轴线方向旋转180度，快锻机下压，直至凹槽的深度满足要求。L型凹槽的情况下，一边是自由变形，该位置坯料更易流动,两个凹槽可以同时成形。
其中所述预定温度为钛合金β相变点下10～40℃，保温时间按(0.8min/mm～1min/mm)×D mm计算，D为钛合金棒材的直径。
另外，还可包括在对加热后的棒材进行镦拔之前，对锻机进行预热，预热温度为200～300℃。
本发明的方法对于带凹槽的异型锻件采用简单的甩子结合合理的成形工艺，可以降低成本，提高成形性能和力学性能。
附图说明
图1是图解说明本发明实施例中的多凹槽异型钛合金锻件毛坯形状的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
图1图解说明本发明实施例中的多凹槽异型钛合金锻件毛坯形状。如图所示，本实施例中的TB6钛合金异型锻件两侧分别带有相对的两个凹槽，其中彼此相对的一对凹槽为U形凹槽，另一对为L型凹槽，从图中可以看出，两侧的凹槽不是对称的。
1.根据锻件的毛坯图中锻件凹槽的尺寸，设计自由锻成形用甩子4个，用普通钢机加工成，4个甩子的尺寸分别为285mm×150mm×60mm,285mm×150mm×68mm,300mm×185mm×50mm,300mm×185mm×50mm。
2.将电炉升温至加热温度并空炉保温1小时，将Ф320mm×570mm合格的TB6钛合金棒材放入到电加热炉中加热，加热温度Tβ-40℃，保温时间256min～320min。
3.将2000T快锻机的上下锤砧预热到300℃。
4.通过一镦一拔，将棒材拔成270mm×285mm×Lmm的四方，L为长度方向的尺寸。
5.将厚度为60mm(对应于凹槽1的深度H1)的甩子放在坯料上位置对应在形成凹槽1的位置(图1)，快锻机下压速度10mm/s,下压高度20mm,将坯料和甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，甩子的位置不变，并置于下砧座。
6.将厚度为68mm(对应于凹槽2的深度H2)的甩子放在坯料上，位置对应在形成凹槽2的位置，快锻机下压速度10mm/s,下压高度20mm。
7.再次将坯料和甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，两个甩子在坯料上的位置都保持不变，快锻机下压速度10mm/s,下压高度20mm。
8.再次将坯料和甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，两个甩子在坯料上的位置都保持不变，快锻机下压速度10mm/s,直到两个凹槽2的深度达68mm。
9.将两个厚度为50mm(对应于凹槽3和4的深度H3和H4)的甩子同时放在坯料形成凹槽3和4的位置，两个甩子分别与压机的上下锤砧接触。快锻件快锻机下压速度10mm/s,下压高度25mm，将坯料和甩子同时沿坯料自身轴线方向旋转180度，快锻机下压，直至凹槽深度达到50mm。
尽管本实施例中以两侧分别带有相对的两个凹槽，其中深度不同的彼此相对的一对凹槽为U形凹槽，另一对为L型凹槽的异型锻件为例，说明了本发明的方法，不过本发明的方法适用于的异型锻件不限于此，也可以是只有U形，或者只有L型，或者每侧的凹槽数量为3个以上的情况。另外，彼此相对的凹槽也可以是深度和/或宽度不相同或者相同的凹槽。此外，凹槽的中心线不要求严格重合，即，不要求彼此相对的一对凹槽严格相对，可以彼此偏离。
本发明的方法对于带凹槽的异型锻件采用简单的甩子结合合理的成形工艺，可以降低成本，提高成形性能和力学性能。

Claims (8)

1.一种多凹槽异型锻件自由锻制坯成形控制方法，所述异型锻件为两侧分别带有相对的多个凹槽的钛合金锻件，包括以下步骤：
根据锻件的毛坯图中锻件凹槽的尺寸，形成自由锻成形用甩子；
将钛合金棒材加热到预定温度，并保温预定时间，然后通过一镦一拔，将棒材拔成四方；
对于每对彼此相对的U形凹槽，按以下方式成形：
将四方形坯料放在下锤砧上，将第一甩子放在坯料上对应的第一凹槽的位置，压下量不大于第一凹槽深度的一半，将坯料和第一甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，第一甩子的位置不变，并置于下砧座上；
将第二甩子放在与第一个凹槽相对的第二凹槽的位置，压下量不大于第二凹槽深度的一半；
再次将坯料和两个甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，两个甩子在坯料上的位置都保持不变，下压高度不超过第一个凹槽深度的1/3；
再次将坯料和两个甩子都沿坯料自身轴线方向反转180度，两个甩子在坯料上的位置都保持不变，下压到两个凹槽的深度达到要求，和
对于每对彼此相对的L型凹槽，按以下方式成形：
将对应的两个甩子同时放在相对的两个L型凹槽的位置，两个甩子分别与压机的上下锤砧接触,下压高度不超过凹槽深度的一半，将坯料和甩子同时沿坯料自身轴线方向旋转180度，下压到凹槽的深度满足要求。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述钛合金为TB6钛合金。
3.按照权利要求1所述的方法，其中所述预定温度为钛合金β相变点下10～40℃。
4.按照权利要求1所述的方法，其中保温预定时间按(0.8min/mm～1min/mm)×D mm计算，D为钛合金棒材的直径。
5.按照权利要求1所述的方法，还包括在对加热后的棒材进行镦拔之前，对压机进行预热。
6.按照权利要求5所述的方法，其中所述对压机进行预热的预热温度为200～300℃。
7.按照权利要求1所述的方法，其中锻压速度为8～15mm/s。
8.按照权利要求1所述的方法，其中所述甩子用钢材机加工形成。
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