CN112719176A - 一种小内径gh141合金异形环件锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于GH141合金异形环件锻造技术领域，公开了一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，包括以下步骤：步骤一：根据异形环件轮廓设计相匹配的胎膜、冲头及垫块；步骤二：将合金棒料加热至变形温度，经镦饼冲孔得到空心饼坯；步骤三：空心饼坯机加内孔；步骤四：将机加后的空心饼坯加热至变形温度进行扩孔得到预制环坯；步骤五：将预制环坯机加后得到荒坯；步骤六：将荒坯加热至变形温度后放入胎膜进行胎膜锻造得到最终异形环件。采用胎膜锻造代替异形工装扩孔，相当于用模锻代替自由锻，解决了异形工装扩孔时出现锻件失稳、翘曲等现象。
Description
技术领域
本发明属于GH141合金异形环件锻造技术领域，特别涉及一种小内径GH141 合金异形环件锻造方法。
背景技术
随着市场需求的扩大，异形环件依靠其流线更接近零件轮廓，残余应力小，寿命长，组织性能均匀稳定，逐步替代了传统的分段轧制技术。然而，小内径 GH141合金异形环件在用异形工装扩孔过程中，由于变形抗力较大，芯轴较细，容易造成芯轴断裂；且金属流动复杂，经常出现环件截面轮廓部分区域不能充满，环件整体出现失稳、折叠、翘曲等各种特有现象。
发明内容
本发明的目的：小内径GH141合金异形环件通过传统的镦饼--冲孔--机加内孔—扩孔--异形工装扩孔的成形方式成形效果不理想，容易造成芯轴断裂、充不满、失稳、翘曲等问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，包括以下步骤：
步骤一：根据异形环件轮廓设计相匹配的胎膜、冲头及垫块；
步骤二：将合金棒料加热至变形温度，经镦饼冲孔得到空心饼坯；
步骤三：空心饼坯机加内孔；
步骤四：将机加后的空心饼坯加热至变形温度进行扩孔得到预制环坯；
步骤五：将预制环坯机加后得到荒坯；
步骤六：将荒坯加热至变形温度后放入胎膜进行胎膜锻造得到最终异形环件。
进一步，所述步骤二中，变形温度为：预热加热至950℃，并保温0.8～ 1min/mm*H,H为坯料最大截面的最小厚度，单位mm；预热结束后加热至1100℃，并保温0.6～0.8min/mm*H。
进一步，所述步骤三中，镦饼时压下速度为10mm/s～15mm/s，变形量为 30％～60％。
进一步，所述步骤三中，机加内孔时单边机加量不小于5mm。
进一步，所述步骤四中，扩孔时终锻温度不低于1000℃；扩孔时变形量为 15％～30％。
进一步，所述步骤六中，胎膜锻造时冲头压下速度为5mm/s～10mm/s，单件锻造时间40±20s。
进一步，所述步骤六中，胎膜锻造时冲头压至荒坯充满胎膜型腔
进一步，所述步骤六中，胎膜锻终锻温度不小于1000℃。
本发明的有益效果是：设计胎膜锻造代替传统的异形工装扩孔，实现了该 GH141合金小口径异形环件的锻造成形，有效的解决了芯轴断裂、环件充不满、失稳、翘曲等问题，且节约成本、操作简单、提高产品的合格率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，包括镦饼冲孔、机加内孔、扩孔、机加荒坯、胎膜锻造等环节，对变形温度、变形量、冲头压下速度和压下距离分别进行控制，得到合格锻件。
所述镦饼冲孔、扩孔、胎膜锻造三个环节加热温度均采用相同的预热温度。锻造预热加热至950℃，保温系数按0.8m～1m/s计算，镦饼冲孔、扩孔最高加热温度1100℃，胎膜锻造最高加热温度1080℃，保温系数按0.6m～0.8mm/s 计算。
所述的小内径GH141合金异形环件锻造方法，具体步骤如下：
步骤一：根据异形环件轮廓设计相匹配的胎膜、冲头及垫块；
步骤二：将合金棒料加热至变形温度，经镦饼冲孔得到空心饼坯；坯料按预热温度装入电炉保温，加热至变形温度，镦饼至锻件高度尺寸，再进行冲孔，镦饼冲孔过程中要求压下速度为10～15mm/s，变形量为30％～60％；终锻温度不小于1000℃。
步骤三：空心饼坯机加内孔；机加内孔时单边机加量不小于5mm并倒内孔圆角至R15～R25。
步骤四：将机加后的空心饼坯加热至变形温度进行扩孔得到预制环坯；扩孔时终锻温度不低于1000℃；扩孔时变形量为15％～30％。
步骤五：将预制环坯机加后得到荒坯；机加时严格按照机加荒形图进行，保证尺寸合格。
步骤六：将荒坯加热至变形温度后放入胎膜进行胎膜锻造得到最终异形环件。胎膜锻造时冲头压下速度为5mm/s～10mm/s，压至荒坯充满胎膜型腔；单件锻造时间40±20s；终锻温度不小于1000℃。
本发明采用胎膜锻造代替异形工装扩孔，相当于用模锻代替自由锻。模锻尺寸控制更精确，避免留过大的加工余量而浪费材料；同时解决了异形工装扩孔时出现锻件失稳、翘曲等现象；胎膜与冲头的紧密配合有效的解决了异形工装扩孔时锻件充不满的问题；胎膜锻造代替异形工装扩孔，避免了异形工装扩孔时由于变形抗力大，芯轴较细造成芯轴断裂。
实施例一
步骤一：根据小内径GH141合金轮廓设计相匹配的胎膜、冲头及垫块；
步骤二：根据小内径GH141合金异形环件尺寸确定下料规格为：Φ250× 350mm。棒料加热至950℃进行保温，保温时间为250mm×0.92＝230min、之后随炉升温至1100℃，保温时间为250mm×0.6＝150min，出炉镦饼冲孔至～Φ395 ×Φ180±5×155±3mm得到空心饼坯；镦饼冲孔过程中压下速度为10～ 15mm/s，终锻温度不小于1000℃。
步骤三：空心饼坯机加内孔至Φ190±5，并倒内孔圆角至R25。
步骤四：空心饼坯加热至950保温100min后随炉升温至1100℃保温70min，出炉扩孔至～Φ437×Φ265±5×155±3mm，终锻温度不低于1000℃。
步骤五：预制环坯机加后得到荒坯；机加时严格按照机加荒形图进行，保证尺寸合格。
步骤六：荒坯加热950℃保温70min后随炉升温至1080℃保温60min，出炉放入胎膜进行胎膜锻造得到最终异形环件，锻造时冲头压下速度为 5mm/s～10mm/s，压至荒坯充满胎膜型腔；单件锻造时间40±20s；终锻温度不小于1000℃。
按技术要求对本环件进行验收，环件充满良好，未出现失稳、翘曲、折叠等问题。且解决了芯轴断裂问题、节约成本、操作简单、产品的合格率得到提高。
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 (8)
1.一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤一：根据异形环件轮廓设计相匹配的胎膜、冲头及垫块；
步骤二：将合金棒料加热至变形温度，经镦饼冲孔得到空心饼坯；
步骤三：空心饼坯机加内孔；
步骤四：将机加后的空心饼坯加热至变形温度进行扩孔得到预制环坯；
步骤五：将预制环坯机加后得到荒坯；
步骤六：将荒坯加热至变形温度后放入胎膜进行胎膜锻造得到最终异形环件。
2.根据权利要求1所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤二中，变形温度为：预热加热至950℃，并保温0.8～1min/mm*H,H为坯料最大截面的最小厚度，单位mm；预热结束后加热至1100℃，并保温0.6～0.8min/mm*H。
3.根据权利要求2所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤三中，镦饼时压下速度为10mm/s～15mm/s，变形量为30％～60％。
4.根据权利要求3所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤三中，机加内孔时单边机加量不小于5mm。
5.根据权利要求4所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤四中，扩孔时终锻温度不低于1000℃；
扩孔时变形量为15％～30％。
6.根据权利要求5所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤六中，胎膜锻造时冲头压下速度为5mm/s～10mm/s，单件锻造时间40±20s。
7.根据权利要求6所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤六中，胎膜锻造时冲头压至荒坯充满胎膜型腔。
8.根据权利要求7所述的一种小内径GH141合金异形环件锻造方法，其特征在于：所述步骤六中，胎膜锻造终锻温度不小于1000℃。
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