CN113828714B - 特大型钛合金整框锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种特大型钛合金整框锻造方法，包括预锻：确定连皮在预锻坯料上的第一定位位置，根据预锻坯料的摆料位置确定位于预锻下模具并与连皮对应的第二定位位置，在第一定位位置加工第一通孔，在第二定位位置设置第一定位块；移动预锻坯料，使第一定位块穿入第一通孔，接着进行锻造，得到中间坯；终锻：根据中间坯的摆料位置，在终锻下模具上设置至少3个用于抵靠中间坯至少3个侧面的第二定位块；将中间坯加热，移动中间坯，使中间坯的侧面抵靠第二定位块，接着进行锻造，得到终锻件。本发明通过在预锻下模具和终锻下模具上设置定位块，可以实现坯料的快速定位，缩短定位时间，保证坯料具有较高的始锻温度，从而确保锻造质量。

Description

特大型钛合金整框锻造方法
技术领域
本发明涉及锻造技术领域，尤其是一种特大型钛合金整框锻造方法。
背景技术
一种特大型钛合金整框锻件，如图1所示，属于薄腹板筋条类锻件，规格为长4000×宽1800×高150mm，投影面积达到5m2以上。通常这类锻件采用平分模，下模型腔很浅，锻坯在型腔上摆料有一定难度，摆料时间可长达3分钟。众所周知，钛合金具有锻造温度窗口窄的特点，摆料时间过长会导致成形载荷过大及锻件成形较差等问题。因此锻坯在加热阶段采用了包套技术，包套技术具体可参照申请人提出的申请号为201610371598.4的发明专利，然后再进行锻造，包套后给锻坯在模具上的定位带来了更大的难度，有可能摆料时间会更长，因此为了保证产品的质量，需要尽量减少摆料时间。
CN201610387976.8公开了一种可自动定位冷却的锻造模具，结构复杂，实施成本高，不适用于特大型钛合金整框锻造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种特大型钛合金整框锻造方法，能够实现锻件的快速定位，提高锻造效率，保证锻造质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：特大型钛合金整框锻造方法，包括
预锻：
采用板坯作为预锻坯料，确定连皮在预锻坯料上的第一定位位置，根据预锻坯料的摆料位置确定位于预锻下模具并与连皮对应的第二定位位置，在第一定位位置加工第一通孔，在第二定位位置设置与第一通孔配合的第一定位块；
将预锻坯料加热，移动预锻坯料，使第一通孔位于第一定位块的上方，然后将预锻坯料下放，使第一定位块穿入第一通孔，接着进行锻造，得到中间坯；
终锻：
根据中间坯的摆料位置，在终锻下模具上设置至少3个用于抵靠中间坯不同侧面的第二定位块；
将中间坯加热，移动中间坯，使中间坯的侧面抵靠第二定位块，接着进行锻造，得到终锻件。
进一步地，所述第一通孔和第一定位块均为两个。
进一步地，终锻包括一火终锻、二火终锻和三火终锻，一火终锻、二火终锻和三火终锻的方法相同。
进一步地，预锻过程中，通过数值模拟确定预锻坯料的摆料位置。
进一步地，终锻过程中，通过数值模拟确定中间坯的摆料位置。
本发明的有益效果是：本发明通过在预锻下模具和终锻下模具上设置定位块，可以实现坯料的快速定位，缩短定位时间，保证坯料具有较高的始锻温度，从而确保锻造质量。
附图说明
图1是特大型钛合金整框的左半部分俯视示意图；
图2是预锻时的左半部分定位示意图；
图3是终锻时的左半部分定位示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的特大型钛合金整框锻造方法，包括
预锻：
采用板坯作为预锻坯料10，预锻坯料10为长方形，确定连皮在预锻坯料上的第一定位位置，根据预锻坯料10的摆料位置确定位于预锻下模具20并与连皮对应的第二定位位置，在第一定位位置加工第一通孔1，在第二定位位置设置与第一通孔1配合的第一定位块2。
锻造前，先通过数值模拟设计较佳的预锻模具、预锻坯料10的尺寸以及预锻坯料10的摆料位置，摆料位置即锻造时预锻坯料10摆放在预锻模具中的位置，要先将预锻坯料10准确移动至摆料位置，才能够进行锻造。
特大型钛合金整框的左半部分如图1所示，右半部分相对于中线与左半部分对称，该特大型钛合金整框具有两个通孔，通孔中心到侧壁的距离大于370mm，在锻造过程中，要将通孔所在位置压薄，即形成连皮，以便于锻造后机加工去除连皮而形成通孔。第一定位位置位于预锻坯料10上且形成连皮的区域，第二定位位置即准确摆料后位于第一定位位置下方的位置。
将预锻坯料10加热，移动预锻坯料10，使第一通孔1位于第一定位块2的上方，然后将预锻坯料10下放，使第一定位块2穿入第一通孔1，如图2所示，接着进行锻造，得到中间坯30。
为了实现快速将预锻坯料10移动至摆料位置，本发明在预锻下模具20设置第一定位块2，在预锻坯料10加工第一通孔1，摆料时，利用第一定位块2与第一通孔1进行定位，保证了摆料速率，提高了摆料效率，使预锻坯料10具有较高的始锻温度，从而保证锻造质量。
定位块、定位柱等是常见的定位结构，常用于模具的安装定位，锻件的锻后机加工定位，或者具有通孔但锻造变形部位远离通孔的局部锻造零件等，但未见用于锻件整体锻造摆料时的定位，原因有以下几点：首先，如果工件本身不具备通孔，则不能在锻造坯料上加工定位通孔；如果工件下表面具有凹槽，也不能通过在锻造坯料下表面加工凹槽、下模具上设置定位块的方式进行快速定位，因为凹槽不是通孔，摆料时锻造坯料阻挡了定位块，操作人员看不见定位块，需要多次调节锻造坯料的位置才行，达不到快速定位的效果。其次，当工件上存在通孔结构时，如果在坯料上加工通孔，在下模具上设置定位块，定位后进行锻造，由于定位块的阻挡，坯料靠近通孔的材料难以流动，变形量很小，而其他区域的材料正常流动变形，即导致坯料的变形量不均匀，影响锻造质量。因此，通过在锻造坯料上加工通孔，在下模具上设置定位块的方式无法用于绝大多数整体锻造(即坯料整体变形，而不是远离通孔的局部变形)锻件的摆料定位，技术人员按照一般的设计思路也就不会想到采用这种定位方式。本发明之所以可以采用这种定位方式，是因为特大型钛合金整框尺寸很大，且具有两个尺寸很大的通孔，在常规锻造之后，通孔处会有一层较薄的连皮，去掉连皮即得到通孔，由于通孔尺寸大，终锻件上的连皮尺寸也很大，预锻坯料10的尺寸也很大，在预锻坯料10上加工的第一通孔1的尺寸可以远小于连皮和通孔的尺寸，具体地，第一通孔1的尺寸为通孔的1/10至1/5，这样第一定位块2的尺寸也远小于连皮的尺寸，只需要保证第一通孔1位于连皮(或通孔)的中间位置，使得第一通孔1到连皮边缘(即通孔侧壁处)具有较长的距离，锻造时第一定位块2周围的材料虽然受到了第一定位块2的阻挡而导致变形量小，但是对连皮区域之外的部分影响较小，且变形量小的材料都在连皮上，终锻完成后将连皮去除即得到通孔，不影响其他部分的性能。
第一通孔1和第一定位块2可以是一个，第一定位块2形状为长方体形，优选的，第一通孔1和第一定位块2均为两个，第一定位块2的水平截面为边长250mm的正方形，高度为80mm，第一通孔1为边长260mm的方形孔。两组第一通孔1和第一定位块2可以提高定位的准确性。
终锻：
通过数值模拟确定中间坯30的摆料位置，根据中间坯30的摆料位置，在终锻下模具40上设置至少3个用于抵靠中间坯30不同侧面的第二定位块3。通过数值模拟确定中间坯30的摆料位置。
将中间坯30加热，移动中间坯30，使中间坯30的侧面抵靠第二定位块3，如图3所示，接着进行锻造，得到终锻件。
中间坯30具有多个侧面，第二定位块3优选为4个，4个第二定位块3分别抵靠不同的侧面，这4个第二定位块3的位置根据中间坯30的摆料位置确定，保证中间坯30摆料完成后，4个侧面能够分别抵靠4个第二定位块3。4个第二定位块3能够限制中间坯30的位置，使中间坯30具有唯一摆料位置，从而实现稳定地定位。摆料时，当中间坯30的4个侧面分别抵靠4个第二定位块3时，即表明中间坯30到达准确的摆料位置。
终锻包括一火终锻、二火终锻和三火终锻，一火终锻、二火终锻和三火终锻的方法相同。通过多次锻造逐渐成型，可提高锻造质量。
第二定位块3可以是圆柱体等，优选的，所述第二定位块3的水平截面为边长80mm的正方形，高度为100mm。
为了防止第二定位块3阻挡附近的材料流动，可以在终锻下模具40上设置导向通孔，第二定位块3的下端位于导向通孔中并与导向通孔滑动配合，且在导向通孔的下方设置升降机构，升降机构与第二定位块3的下端相连，摆料之前，第二定位块3位于高程，其上表面高于终锻下模具40的上表面，摆料完成后，升降机构带动第二定位块3向下移动，直到第二定位块3的上表面与终锻下模具40的上表面齐平，可防止第二定位块3影响中间坯30的材料流动。
在每一火终锻过程中，锻件的厚度逐渐减小，长度和宽度增加，在锻造完成后，为了便于锻件脱模，一般会在下模具中设置顶杆，本发明中，利用第二定位块3对中间坯30进行定位后，利用降机构带动第二定位块3向下移动，可防止第二定位块3影响中间坯30的材料朝着周围流动；锻造完成后，可以利用降机构驱动第二定位块3向上运动，将锻件顶出，第二定位块3起到了顶杆的作用，可以加快锻件的脱模速度。为了保证顶出力的均匀，可以在终锻下模具40的中部设置顶杆，顶杆与第二定位块3配合，使得锻件快速、均匀脱模。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，包括
预锻：
采用板坯作为预锻坯料(10)，确定连皮在预锻坯料上的第一定位位置，根据预锻坯料(10)的摆料位置确定位于预锻下模具(20)并与连皮对应的第二定位位置，在第一定位位置加工第一通孔(1)，第一通孔(1)的尺寸为连皮的1/10至1/5，第一通孔(1)位于连皮的中间位置，在第二定位位置设置与第一通孔(1)配合的第一定位块(2)；
将预锻坯料(10)加热，移动预锻坯料(10)，使第一通孔(1)位于第一定位块(2)的上方，然后将预锻坯料(10)下放，使第一定位块(2)穿入第一通孔(1)，接着进行锻造，得到中间坯(30)；
终锻：
根据中间坯(30)的摆料位置，在终锻下模具(40)上设置至少3个用于抵靠中间坯(30)不同侧面的第二定位块(3)；
将中间坯(30)加热，移动中间坯(30)，使中间坯(30)的侧面抵靠第二定位块(3)，接着进行锻造，得到终锻件。
2.如权利要求1所述的特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，所述第一通孔(1)和第一定位块(2)均为两个。
3.如权利要求1所述的特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，终锻包括一火终锻、二火终锻和三火终锻，一火终锻、二火终锻和三火终锻的方法相同。
4.如权利要求1所述的特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，预锻过程中，通过数值模拟确定预锻坯料(10)的摆料位置。
5.如权利要求1所述的特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，终锻过程中，通过数值模拟确定中间坯(30)的摆料位置。
6.如权利要求1所述的特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，第一定位块(2)的水平截面为边长250mm的正方形，高度为80mm，第一通孔(1)为边长260mm的方形孔。
7.如权利要求1所述的特大型钛合金整框锻造方法，其特征在于，所述第二定位块(3)的水平截面为边长80mm的正方形，高度为100mm。
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