CN112872258A - 利用对击锤锻造gh4169合金盘类锻件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用对击锤锻造GH4169合金盘类锻件的方法，采用包套材料对饼坯进行坯料保护，包套后的饼坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至模锻温度，并保温至出炉模锻，保证设备风压，控制锤击次数和每锤次间间隔时间，并将锻件冷却至室温；锤击控制为：对于直接时效工艺类型的锻件，前10锤单次锤击，每锤间隔时间4‑5s，后续每10锤连击后停顿4‑5s，直至成型；对于高强度工艺类型的锻件，前10锤单次锤击，每锤间隔时间3～4s，后续每5锤连击后停顿3～4s，直至成型；对于标准工艺类型的锻件，整个过程为单次锤击，每锤间隔时间2～3s；本发明通过设定不同的坯料保护方式、锤击间隔时间、变形量控制、风压控制，达到不同晶粒度级别和强度水平。
Description
技术领域
本发明属于锻造热加工领域，涉及一种利用对击锤锻造GH4169合金盘类锻件的方法，具体为一种对击锤上锻造的GH4169合金发动机盘类锻件符合不同标准要求的成型方法。
背景技术
GH4169合金是一种铁-镍-铬基的变形高温合金，合金组织由γ基体，δ相，碳化物和作为强化相的γ〞(Ni3Nb)和γ′(Ni3(Al，Ti，Nb)组成，在-253～650℃的温度范围内得到广泛应用，其瞬时应用温度(火箭发动机中)可达到800℃。
该材料最大的优点是通过调整热变形工艺参数，可以获得不同晶粒尺寸和不同性能水平的各种冶金产品与锻件，随后制成满足发动机中不同应用要求的各类零件。针对不同晶粒度级别和性能水平的锻件，按工艺类型分类，该合金可分为直接时效工艺，高强度工艺，标准工艺共三大类。对于直接时效工艺类型的锻件，抗拉强度要求≥1450Mpa；对于高强度工艺类型的锻件，抗拉强度要求≥1345Mpa；对于标准工艺类型的锻件，抗拉强度要求≥1276Mpa。
发明内容
本发明的目的是：提供一种利用对击锤锻造GH4169合金盘类锻件的方法，通过设定不同的锤击间隔时间、变形量控制、风压控制、冷却方式，获取不同工艺类型的锻件，达到不同晶粒度级别和强度水平。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
提供一种利用对击锤锻造GH4169合金盘类锻件的方法，所述方法包含以下步骤：
步骤一：毛坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至制坯温度，并保温，镦至饼坯高度；
步骤二：饼坯上下面各机加2-3mm，饼坯进行探伤腐蚀；
步骤三：采用包套材料对饼坯进行坯料保护，包套后的饼坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至模锻温度，并保温至出炉模锻，保证设备风压，控制锤击次数和每锤次间间隔时间，并将锻件冷却至室温；
所述加热采取两台阶加热方式，先低温预热再升高温保温；
模锻时，每锤次间的间隔时间影响锻件的再结晶程度和终锻温度，锤击间隔时间具体控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，前10锤单次锤击，每锤间隔时间4～5s，后续每10锤连击后停顿4～5s，直至成型；
对于高强度工艺类型的锻件，前10锤单次锤击，每锤间隔时间3～4s，后续每5锤连击后停顿3～4s，直至成型；
对于标准工艺类型的锻件，整个过程为单次锤击，每锤间隔时间2～3s。
连击指一分钟内锤击频次：25～35次；
步骤四：根据热处理规程对锻件进行热处理；
步骤五：锻件进行粗加工，进行探伤，表面腐蚀，并解剖一件进行理化测试。
步骤三中坯料保护的具体操作如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，饼坯采取软包套和硬包套组合的方式；
对于高强度工艺类型的锻件，饼坯采取软包套的方式；
对于标准工艺类型的锻件，饼坯直接入炉加热。
步骤三中风压控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，起始风压应≥0.75Mpa；
对于高强度工艺类型的锻件，起始风压应≥0.70Mpa；
对于标准工艺类型的锻件，起始风压应≥0.65Mpa。
步骤三加热过程中加热系数选取如下：
对于直接时效工艺类型的，保温时间按1.5～1.6min/mm计算；
对于高强度工艺类型的，保温时间按1.2～1.3min/mm计算；
对于标准工艺类型的锻件，保温时间按0.7～0.8min/mm计算。
步骤三中温度控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，镦饼温度应为990～1000℃，模锻时温度应为990～995℃；
对于高强度工艺类型的锻件，镦饼温度应为1000～1010℃，模锻时温度应为1000℃；
对于标准工艺类型的锻件，镦饼温度应为1020℃，模锻时温度应为1020℃。
步骤三中变形量控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，变形量应≥40％；
对于高强度工艺类型的锻件，变形量应≥35％；
对于标准工艺类型的锻件，变形量应≥30％。
步骤三中冷却方式具体为：
对于直接时效工艺类型的锻件，锻后采取水冷的方式；
对于高强度工艺类型的锻件，锻后采取风冷的方式；
对于标准工艺类型的锻件，锻后采取空冷的方式。
所述对击锤的规格为630KJ。
本发明的有益效果是：
本发明通过设定不同的坯料保护方式、加热温度、锤击间隔时间、变形量控制、风压控制、冷却方式，获取不同工艺类型的锻件，达到不同晶粒度级别和强度水平。
对于对击锤锤击过程中，原始晶粒进行破碎细化，在锤击间隙坯料内部主要发生亚动态再结晶、静态再结晶，锤击间隙时间的确定，有效控制了坯料的再结晶程度。
要达到不同水平的锻件，在变化加热温度的同时，还要变化变形量，本发明方法在镦饼，模锻两个环节中，对于不同要求的锻件，对变形量分别进行精确控制，保证原始晶粒达到适当的破碎程度，以确保产品晶粒度满足要求。
在生产前，设定风压大小，针对锻造温度低，变形抗力大的坯料，风压设置大，针对锻造温度高，变形抗力小的坯料，风压设置小。风压过小，变形速率和每锤的变形程度小，无法获取相应的锻件强度。
锻后采取不同的冷却方式影响锻件的性能，冷速越快，锻件强度越高。
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，下面将结合本发明实施例，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。
在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。下面针对不同工艺类型的锻件，结合不同的实施例具体描述本发明的方法。
实施例1：8级轮盘锻件，重量：82kg，为直接时效工艺类型的锻件，晶粒度要求为10级，抗拉强度要求≥1450Mpa。
其锻造步骤详细如下：
第一步：将规格为φ220×350mm棒料入电炉加热，≤750℃入炉，升温至850℃保温180min，再升温至1000℃保温140min后镦饼至垂直尺寸为145(一火完成)。
第二步：机加饼坯上下表面，机加后饼坯高度为140，饼坯探伤腐蚀均符合标准要求。
第三步：采用保温材料包裹饼坯，再采用铁皮包裹饼坯后，放入电炉加热，≤750℃入炉，升温至850℃保温225min，再升温至990℃保温210min后模锻，设备起始风压≥0.75MPa，将坯料摆正，前10锤单次锤击，每锤间隔时间4～5s，10～20锤连击后停顿4～5s，21～30锤连击后停顿4～5s，30～33锤连击后锻件成型(一火完成)，控制锻件垂直尺寸为74，放置在冷却架上风冷至室温。
第四步：根据热处理规程对锻件进行时效；
第五步：锻件粗加工后进行探伤腐蚀，并解剖一件进行组织性能检测，抗拉强度≥1450Mpa，其余各项性能指标均达到标准要求。
实施例2：
5级盘锻件，重量：50kg，为高强度工艺类型的锻件，晶粒度要求为8级，抗拉强度要求≥1345Mpa。
其锻造步骤详细如下：
第一步：将规格为φ220×240mm棒料入电炉加热，≤750℃入炉，升温至850℃保温180min，再升温至1010℃保温140min后镦饼至垂直尺寸为110(一火完成)。
第二步：机加饼坯上下表面，机加后饼坯高度为105，饼坯探伤腐蚀均符合标准要求。
第三步：采用保温材料将饼坯完全包裹，放入电炉加热，≤750℃入炉，升温至850℃保温140min，再升温至1000℃保温130min后模锻，设备起始风压≥0.70MPa，将坯料摆正，前10锤单次锤击，每锤间隔时间3～4s，10～15锤连击后停顿3～4s，16～20锤连击后停顿3～4s，21～24锤连击，锻件成型(一火完成)，控制锻件垂直尺寸为66，放置在冷却架上风冷至室温。
第四步：根据热处理规程对锻件进行固溶和时效；
第五步：锻件粗加工后进行探伤腐蚀，并解剖一件进行组织性能检测，抗拉强度≥1345Mpa，其余各项性能指标均达到标准要求。
实施例3：涡轮后轴锻件，重量：88kg，为标准工艺类型的锻件，晶粒度要求为4级，抗拉强度要求≥1276Mpa。
其锻造步骤详细如下：
第一步：将规格为φ200×350mm棒料入电炉加热，≤750℃入炉，升温至850℃保温150min，再升温至1020℃保温150min后镦饼至垂直尺寸为160(一火完成)。
第二步：机加饼坯上下表面，机加后饼坯高度为155，饼坯探伤腐蚀均符合标准要求。
第三步：将饼坯放入电炉加热，≤750℃入炉，升温至850℃保温125min，再升温至1020℃保温125min后模锻，设备起始风压≥0.65MPa，将坯料摆正，单击，每锤间隔时间2～3s，锤击20锤后锻件成型(一火完成)，控制锻件垂直尺寸为105，放置在冷却架上风冷至室温。
第四步：根据热处理规程对锻件进行固溶和时效；
第五步：锻件粗加工后进行探伤腐蚀，并解剖一件进行组织性能检测，抗拉强度≥1276Mpa，其余各项性能指标均达到标准要求。
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 (9)
1.利用对击锤锻造GH4169合金盘类锻件的方法，其特征在于：
所述方法包含以下步骤：
步骤一：毛坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至制坯温度，并保温，镦至饼坯高度；
步骤二：饼坯上下面各机加2-3mm，饼坯进行探伤腐蚀；
步骤三：采用包套材料对饼坯进行坯料保护，包套后的饼坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至模锻温度，并保温至出炉模锻，保证设备风压，控制锤击次数和每锤次间间隔时间，并将锻件冷却至室温；
所述加热采取两台阶加热方式，先低温预热再升高温保温；
锤击间隔时间具体控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，前10锤单次锤击，每锤间隔时间4-5s，后续每5锤连击后停顿4-5s，直至成型；
对于高强度工艺类型的锻件，前10锤单次锤击，每锤间隔时间3～4s，后续每5锤连击后停顿3～4s，直至成型；
对于标准工艺类型的锻件，整个过程为单次锤击，每锤间隔时间2～3s；
步骤四：根据热处理规程对锻件进行热处理；
步骤五：锻件进行粗加工，进行探伤，表面腐蚀，并解剖一件进行理化测试。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中坯料保护的具体操作如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，饼坯采取软包套和硬包套组合的方式；
对于高强度工艺类型的锻件，饼坯采取软包套的方式；
对于标准工艺类型的锻件，饼坯直接入炉加热。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中风压控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，起始风压应≥0.75Mpa；
对于高强度工艺类型的锻件，起始风压应≥0.70Mpa；
对于标准工艺类型的锻件，起始风压应≥0.65Mpa。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三加热过程中加热系数选取如下：
对于直接时效工艺类型的，保温时间按1.5～1.6min/mm计算；
对于高强度工艺类型的，保温时间按1.2～1.3min/mm计算；
对于标准工艺类型的锻件，保温时间按0.7～0.8min/mm计算。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中温度控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，镦饼温度应为990～1000℃，模锻时温度应为990～995℃；
对于高强度工艺类型的锻件，镦饼温度应为1000～1010℃，模锻时温度应为1000℃；
对于标准工艺类型的锻件，镦饼温度应为1020℃，模锻时温度应为1020℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中变形量控制如下：
对于直接时效工艺类型的锻件，变形量应≥40％；
对于高强度工艺类型的锻件，变形量应≥35％；
对于标准工艺类型的锻件，变形量应≥30％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中冷却方式具体为：
对于直接时效工艺类型的锻件，锻后采取水冷的方式；
对于高强度工艺类型的锻件，锻后采取风冷的方式；
对于标准工艺类型的锻件，锻后采取空冷的方式。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述连击指一分钟内锤击频次：25～35次。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述对击锤的规格为630KJ。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210601 |