CN116441939A - 一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法 - Google Patents

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严鹏程
刘刚
于杰
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张伟
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Abstract

本发明公开了一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，包括如下步骤：（1）、棒材下料，倒角；（2）、棒料倒角、车端面；（3）、加热，改锻；（4）、镦粗、冲孔、扩孔获得中间坯；（5）、模锻成型；（6）、固溶+时效；在轮缘、轮毂处增加垫块，减小热处理变形；（7）、取样。本发明通过提高原材料棒材的质量，通过改锻使原材料组织均匀化，提高了大型高温合金燃气轮机盘件性能均匀性。终锻改为整体成型，保证锻件变形均匀性，减少了锻造余量。热处理时使用垫块将整个盘件轮缘和轮毂垫平，减小热处理变形，确保同时满足强度、高温持久和冲击性能要求，获得最优的综合性能。

Description

一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法
技术领域
本发明公开了一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，属于超大规格高温合金锻造领域。
背景技术
燃气轮机技术水平是代表一个国家科技和工业整体实力的重要标志之一，作为燃气轮机重要部件的大型高温合金透平盘，透平盘工作环境恶劣，受力环境复杂，长期处于高负荷运作中，需要具有高强度和良好的高温持久性能，这两大要求都对技术和材料提出了很高的标准，对于大型高温合金盘件很难保证热加工过程的变形均匀性，性能均匀性难以保证；同时热处理过程会产生变形。
现有技术的不足：按以往的工艺方法生产的大型高温合金盘件，由于变形不均，性能均匀性很差，高温持久、冲击等性能无法满足使用要求。由于自由锻精度较差，加上热处理时工件产生变形，必须增加下料重量以确保加工余量。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供了一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法。本发明主要着力于使其得到优良的综合性能和良好的性能均匀性，同时在尽量减少下料重量的基础上生产出合格尺寸的产品，保证满足应用领域的强度和持久性能并且降低原材料成本。
本发明的技术方案如下：
一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，包括如下步骤：
(1)、棒材下料，倒角；
(2)、棒料倒角、车端面；
(3)、加热，改锻；
采用3次镦粗-拔长的工步进行改锻，每火次锻比不小于2；
改锻3火，改锻第一火加热温度1100-1150℃，改锻第2火、第3火加热温度1050-1080℃，保温时间按0.6-0.8min/mm；
(4)、镦粗、冲孔、扩孔获得中间坯；
加热温度1040-1070℃，保温时间按0.6-0.8min/mm；
(5)、模锻成型；
终锻一火成型，减少锻造余量，加热温度1020-1050℃，保温时间按0.6-0.8min/mm计算；
(6)、固溶+时效；
固溶+时效就是具体的热处理，热处理参数是固定的。
固溶：950-980℃，保温8-9小时。
时效：720℃，保温16-17小时。
在轮缘、轮毂处增加垫块，减小热处理变形；
(7)、取样。
优选地，上述步骤(6)中的垫块包括底座，底座上设置两个大小不等的同心圆环凸台，圆环凸台上均匀设置若干个柱形支撑块。
优选地，上述柱形支撑块为圆柱状，每个圆环凸台上的柱形支撑块数量为6个。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过提高原材料棒材的质量，通过改锻使原材料组织均匀化，提高了大型高温合金燃气轮机盘件性能均匀性。
2、终锻改为整体成型，保证锻件变形均匀性，减少了锻造余量。
3、热处理时使用垫块将整个盘件轮缘和轮毂垫平，减小热处理变形，确保同时满足强度、高温持久和冲击性能要求，获得最优的综合性能。
附图说明
图1是本发明工艺的流程示意图；
图2是垫块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，包括如下步骤：
(1)、棒材下料，倒角；
(2)、棒料倒角、车端面；
(3)、加热，改锻；
采用3次镦粗-拔长的工步进行改锻，每火次锻比不小于2；
改锻3火，改锻第一火加热温度1100-1150℃，改锻第2火、第3火加热温度1050-1080℃，保温时间按0.6-0.8min/mm；
(4)、镦粗、冲孔、扩孔获得中间坯；
加热温度1040-1070℃，保温时间按0.6-0.8min/mm；
(5)、模锻成型；
终锻一火成型，减少锻造余量，加热温度1020-1050℃，保温时间按0.6-0.8min/mm计算；
(6)、固溶+时效；
在轮缘、轮毂处增加垫块，减小热处理变形；
(7)、取样。
优选地，如图2所示，上述步骤(6)中的垫块包括底座1，底座1上设置两个大小不等的同心圆环凸台2，圆环凸台2上均匀设置若干个柱形支撑块3。上述柱形支撑块3为圆柱状，每个圆环凸台2上的柱形支撑块3数量为6个。
实例1：
如某型号燃机用涡轮盘，锻件净重3120kg，采用本发明制造方法如下：
1、棒材下料，倒角；
2、棒料倒角、车端面；
3、加热，改锻3火，改锻第一火加热温度1100±℃，改锻第2火、3火加热温度1060±℃，保温时间按0.6min/mm+60min。
4、镦粗、冲孔、扩孔，加热温度1060±10℃，保温时间按0.8min/mm。
5、模锻成型，加热温度1050±10℃，保温时间按0.8min/mm计算。
6、固溶+时效，使用专用热处理垫块
7、取样：
理化结果：
室温拉伸：
冲击：Ak/J：48，标准要求≥39
高温持久：
实例2(传统方案)：
如某型号燃机用涡轮盘，锻件净重3960kg，传统方案锻件和热处理余量加大，没有使用工装，型腔无法成型，只能采用加工的方式，成本很高。
同时传统方案理化性能不够稳定，综合性能偏低，持久性能有不合格现象。
1、棒材下料，倒角；
2、棒料倒角、车端面；
3、镦粗、冲孔、扩孔，加热温度1060±10℃，保温时间按0.8min/mm。
4、固溶+时效
5、取样：
6、理化结果：
室温拉伸：
冲击：Ak/J：43，标准要求≥39
高温持久：
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）、棒材下料，倒角；
（2）、棒料倒角、车端面；
（3）、加热，改锻；
采用3次镦粗-拔长的工步进行改锻，每火次锻比不小于2；
改锻3火，改锻第一火加热温度1100-1150℃，改锻第2火、第3火加热温度1050-1080℃，保温时间按0.6-0.8min/mm；
（4）、镦粗、冲孔、扩孔获得中间坯；
加热温度1040-1070℃，保温时间按0.6-0.8min/mm；
（5）、模锻成型；
终锻一火成型，减少锻造余量，加热温度1020-1050℃，保温时间按0.6-0.8min/mm计算；
（6）、固溶+时效；
在轮缘、轮毂处增加垫块，减小热处理变形；
（7）、取样。
2.根据权利要求1所述的一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，其特征在于所述步骤（6）中的垫块包括底座，底座上设置两个大小不等的同心圆环凸台，圆环凸台上均匀设置若干个柱形支撑块。
3.根据权利要求2所述的一种大型高温合金燃气轮机盘件制造方法，其特征在于所述柱形支撑块为圆柱状，每个圆环凸台上的柱形支撑块数量为6个。
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