CN113941681A - 钛合金锻件成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钛合金锻件成型方法，包括:对物料进行加热；使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料；对所述坯料进行加热，使用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造，得到预锻件；对所述预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后所述预锻件进行锻造。本发明提供的钛合金锻件成型方法，解决了传统技术中钛合金锻件锻造成型时容易产生缺陷的问题。

Description

钛合金锻件成型方法
技术领域
本发明涉及锻件成型方法技术领域，尤其涉及一种钛合金锻件成型方法。
背景技术
钛合金价值高、成形难度大，其成形难度集中体现在其锻造温度低，可锻造温度区间小(温度区间在100℃左右，而一般钢制产品的在350℃左右)，从而导致钛合金的应用受到限制。
轨道交通吊挂连接件，该类产品的连接部位中间空档间距大(达到400mm)，若采取正常生产工艺，该类产品需要对产品进行拔模补料来满足零件生产，如何将钛合金与吊挂连接件结合，提高钛合金锻件的应用领域，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种钛合金锻件成型方法，用以解决传统技术中钛合金锻件锻造成型时容易产生缺陷的问题。
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种钛合金锻件成型方法，包括：
对物料进行加热；
使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料；
对所述坯料进行加热，使用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造，得到预锻件；
对所述预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后所述预锻件进行锻造。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，所述预锻模具包括第一上模以及第一下模，所述第一上模与所述第一下模的型腔间隙h处于1mm～1.5mm之间。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，所述“用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造”包括：
将所述坯料放置于所述第一下模的模腔中；
移动所述第一上模，使得所述第一上模靠近所述第一下模对所述坯料进行锻压；
根据所述坯料的毛刺成型情况，控制所述第一上模与所述第一下模的合模高度差。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，在所述“对预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后预锻件进行锻造”之前，还包括：
对预锻件的外周进行打磨清理。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，所述第一上模的模腔与所述第一下模的模腔均为光滑设置。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，所述物料的相变温度为A/℃，所述物料的长度为B/mm，在所述加热步骤中，加热温度为(A-60)-(A-20)℃，保温时间为(0.6B)-(0.8B)min。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，所述预锻模具的合模腔深度小于所述终锻模具的合模腔深度。
根据本发明提供的一种钛合金锻件成型方法，在所述“使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料”之后还包括：
对坯料的外周进行打磨清理。
本发明提供的钛合金锻件成型方法，通过滚锻进行制坯，结合预锻生产制备，规避钛合金生产的成形缺陷，争取在合理的温度范围内生产预锻件。并在经过终锻后，得到良好的外观质量及尺寸精度的产品。本发明提供的钛合金锻件成型方法，能够提高产品的材料利用率，提高产品的成型质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的钛合金锻件成型方法的流程示意图；
图2是本发明提供的预锻模具的立体结构示意图；
图3是本发明提供的终锻模具的立体结构示意图；
图4是本发明提供的钛合金工件在各个工序中的立体结构示意图。
附图标记：
1：坯料； 2：预锻件； 3：成品；
4：预锻模具； 5：第一上模； 6：第一下模；
7：终锻模具。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
下面结合图1-图4描述本发明提供的钛合金锻件成型方法。
本发明提供一种钛合金锻件成型方法，包括：
S10、对物料进行加热；
S20、使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料1；
S30、对所述坯料,进行加热，使用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造，得到预锻件；
S40、对所述预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后所述预锻件进行锻造。
钛合金价值高、成形难度大，其成形难度集中体现在其锻造温度低，可锻造温度区间小(温度区间在100℃左右，而一般钢制产品的在350℃左右)，从而导致钛合金的应用受到限制。轨道交通吊挂连接件关键起制动夹钳与转向架连接作用，一致采用采用铸钢件，并经机加工后使用。该类产品的连接部位中间空档间距大(达到400mm)，若采取正常生产工艺，该类产品需要对产品进行拔模补料来满足零件生产，且铸钢件强度低，成型效率低。因此针对此类钛合金锻件，例如上述钛合金轨道交通吊挂连接件，本发明提供了一种钛合金锻件成型方法。
在本发明提供的技术方案中，首先通过滚锻机对物料进行滚锻，使物料形成坯料1。在传统技术中一般都是直接使用初始物料进行锻造，然而对于钛合金材料，其成型难度较大，通过对钛合金物料进行滚锻，使其初步具有成型件的雏形，有利于材料充分流动成型，提高后续的材料成型质量。需要说明的是，在本发明提供的一个关于钛合金工件的实施例中，由于该工件为棒状，在进行滚锻时，先根据工件的形状，大致限定物料的长度(大于实际长度)，以及一些边界(宽度、高度等)，如此便能使得坯料1的形状进一步接近最终成品3的形状。例如其它形状的钛合金工件，也可根据工件最终的成型形状，在滚锻阶段大致限制出坯料1的具体形状，有利于材料充分流动成型，提高锻造效率与锻造质量。具体可以参阅图4，分别列出了本发明一实施例中钛合金工件在各个工序的形状。
进一步地，在本发明提供的技术方案中，还需要对坯料1进行预锻形成预锻件2，以及最终的终锻形成终锻件。通过两次的锻造成型可以进一步提高材料的成型质量。需要说明的是，预锻的模具设置可以参照滚锻，进一步限定材料的形状结构，使得材料在多次锻造下形成最终的成品3，有助于减少材料的成型缺陷，提高材料的成型质量。
更进一步地，在本发明提供的技术方案中，请参阅图2，预锻模具4包括第一上模5以及第一下模6，第一上模5与第一下模6的型腔间隙h处于1mm～1.5mm之间。需要说明的是，传统技术中，上模与下模的型腔间隙控制0.2～0.5mm之间，为材料流动提供一定的间隙，使材料在锻造时，尽可能冲型，而不是外溢。然而该方式的间隙控制会使模具之间产生摩擦力，并在成型的同时产生巨大抗力，不利于材料成型的控制。本发明采用1mm～1.5mm的间隙，使材料冲型同时，降低预锻模具4的受到的摩擦力，降低锻造抗力，提高材料的利用率。
具体地，S30、“用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造”包括：
S31、将所述坯料放置于所述第一下模的模腔中；
S32、移动所述第一上模，使得所述第一上模靠近所述第一下模对所述坯料进行锻压；
S33、根据所述坯料的毛刺成型情况，控制所述第一上模与所述第一下模的合模高度差。
如前所述，本发明通过增大型腔间隙，使材料在冲型的同时，能够降低模具受到的摩擦力，降低锻造抗力。在本发明提供的技术方案中，上下合模的高度差需要与型腔间隙进行配合。在工件进行预锻的过程中，随着工件的成型，预锻件2的周边会产生很多毛刺，通过观察毛刺的成型情况，来控制第一上模5与第二下模的合模高度差。具体地，当毛刺成型较为密集，可以保持现有的合模高度差不变，待工件冷却成型后即可进行下一步锻造；若毛刺成型情况不佳，可以将第一上模5继续下压，减小合模高度，以促进毛刺的成型，保证锻造质量。
进一步地，S40、“对预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后预锻件进行锻造”之前，还包括：
S34、对预锻件的外周进行打磨清理。
由于在预锻过程中，预锻件2的周边形成了毛刺，因此需要对预锻件2的周边进行打磨清理，清理毛刺与其他缺陷，保持预锻件2周边的光滑规整状态。
更进一步地，在本发明提供的技术方案中，第一上模5的模腔与第一下模6的模腔均为精加工光滑设置，Ra3.2以上。即第一上模5的模腔与第一下模6的模腔无毛刺与毛边槽设置，如此能够保证工件的成型质量，防止工件表面出现锻造缺陷。
具体的，在本发明提供的技术方案中，在滚锻、预锻以及终锻工序中，均要进行工件的加热。具体地，物料的相变温度为A/℃，物料的长度为B/mm，在“加热”步骤中，，加热温度为(A-60)-(A-20)℃，保温时间为(0.6B)-(0.8B)min。由于钛合金具有多种类型，不同类型的钛合金相变温度不同，例如TC4类钛合金的相变温度为997℃，则该钛合金的加热温度为937℃-977℃。若该工件的长度为300mm，则保温时间为180min-240min，在实际生产过程中，用户可根据本发明提供的方法进行计算。适宜的温度以及保温时间，能够提高物料的流动成型能力，确保材料充分成型，减少表面缺陷的产生。
进一步地，在本发明提供的技术方案中，预锻模具4的合模腔深度小于终锻模具7的合模腔深度。如此设置，有助于将工件的成型步骤进行拆分。特别是对于本发明实施例提供的此种长条形工件，预锻模具4的合模腔深度小于终锻模具7的合模腔深度，如此材料在纵向的成型更加充分，保证材料的硬度，防止工件折断或者产生折伤。
更进一步地，在S10、“使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料”之后还包括：
S11、对坯料的外周进行打磨清理。
与预锻件2在终锻之前的打磨工序类似，通过对坯料1进行打磨清理，有利于清除表面凸起缺陷，一方面提高材料的成型质量，另一方面也防止材料表面的缺陷对模具造成损伤。
本发明提供的钛合金锻件成型方法，通过滚锻进行制坯，结合预锻生产制备，规避钛合金生产的成形缺陷，争取在合理的温度范围内生产预锻件2。并在经过终锻后，得到良好的外观质量及尺寸精度的产品。本发明提供的钛合金锻件成型方法，能够提高产品的材料利用率，提高产品的成型质量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种钛合金锻件成型方法，其特征在于，包括:
对物料进行加热；
使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料；
对所述坯料进行加热，使用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造，得到预锻件；
对所述预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后所述预锻件进行锻造。
2.根据权利要求1所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，所述预锻模具包括第一上模以及第一下模，所述第一上模与所述第一下模的型腔间隙h处于1mm～1.5mm之间。
3.根据权利要求2所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，所述“用预锻模具对加热后的所述坯料进行锻造”包括：
将所述坯料放置于所述第一下模的模腔中；
移动所述第一上模，使得所述第一上模靠近所述第一下模对所述坯料进行锻压；
根据所述坯料的毛刺成型情况，控制所述第一上模与所述第一下模的合模高度差。
4.根据权利要求3所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，在所述“对预锻件进行加热，使用终锻模具对处理后预锻件进行锻造”之前，还包括：
对预锻件的外周进行打磨清理。
5.根据权利要求2所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，所述第一上模的模腔与所述第一下模的模腔均为光滑设置。
6.根据权利要求1所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，所述物料的相变温度为A/℃，所述物料的长度为B/mm，在所述加热步骤中，加热温度为(A-60)-(A-20)℃，保温时间为(0.6B)-(0.8B)min。
7.根据权利要求1所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，所述预锻模具的合模腔深度小于所述终锻模具的合模腔深度。
8.根据权利要求1所述的钛合金锻件成型方法，其特征在于，在所述“使用滚锻模具对加热后的所述物料进行滚锻，得到坯料”之后还包括：
对坯料的外周进行打磨清理。
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