DE102023113726A1

DE102023113726A1 - Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung

Info

Publication number: DE102023113726A1
Application number: DE102023113726.3A
Authority: DE
Inventors: Yanli Song; Yongqing Yu
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2022-05-27
Filing date: 2023-05-25
Publication date: 2023-11-30
Also published as: CN114951446B; CN114951446A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung, bei dem eine spezielle Vorrichtung mit einer Druck- und Warmhaltungsfunktion und einer elektromagnetischen Schlagverbundformungsfunktion verwendet wird, um eine Formkorrektur bei nahezu konstanter Temperatur und eine Wärmebehandlung innerhalb einer Form auf die Schaufel unter einer gekoppelten elektromagnetischen und thermodynamischen Effekt auszuführen. Das Verfahren fördert die Erholung des Verformungsgitters und die Rekristallisation der geschmiedeten Schaufel, beseitigt schnell die Schmiedeeigenspannungen, vermeidet Verformungsrisse, reduziert die Vergröberung der Struktur und die Verformung durch thermische Spannungen während der Glühbehandlung der Schaufel, und verbessert die Qualität der Produktion der Schaufel effektiv. Die bereitgestellte Vorrichtung zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung besteht aus einer elektromagnetischen Schlagverbundbehandlungsanlage, einer Temperaturregelanlage, einer Druckformungsanlage usw., die einen einstellbaren elektromagnetischen und thermodynamischen Effekt anwenden kann, um einen Warmformungs- und Wärmebehandlungsprozess auf die Schaufel aus Titanlegierung auszuführen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der hochpräzisen Herstellung und Leistungsverbesserung von Bauteilen aus Titanlegierung und insbesondere auf ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung.
Stand der Technik
Titanlegierungen weisen die Vorteile einer hohen thermischen Festigkeit, einer guten Korrosionsbeständigkeit, einer geringen Wärmeleitfähigkeit und eines niedrigen Elastizitätsmoduls auf, was sie zu einem wichtigen Strukturmaterial in der Luft- und Raumfahrt macht. Titanlegierungen weisen eine geringe Zerspanbarkeit auf und sind schwierig bei Raumtemperatur zu formen. Warmformung ist eine Hauptmethode für die Formung von Komponenten aus Titanlegierung. Nehmen eine Schaufel aus Titanlegierung für Flugzeugtriebwerke als Beispiel, umfasst ihrer Präzisionsschmiedeprozess in der Regel: Rohstoff-Inspektion, Heizen von Extrusionsstab, Stauchen, Heizvorschmieden, Heizendschmieden, Kantenschneiden, Heizformkorrektur, Wärmebehandlung, maschinelles Polieren, Inspektion usw., während diesen Prozesse werden viele Prozesse wie Oberflächenbehandlung und Qualitätskontrolle der Schaufel durchgeführt, der gesamte Prozessablauf ist sehr fein und komplex. Aufgrund des Umformungswiderstands und der Empfindlichkeit gegenüber der Umformungstemperatur von Titanlegierung, tritt in der tatsächlichen Produktion komplexer struktureller Präzisionsschmiede wie Schaufel aus Titanlegierung das Phänomen von Rückprall und Verformung der Teile häufig aufgrund von Eigenspannungen und thermischer Spannung auf, die während wiederholter Heizungs- und Kühlungsprozesse erzeugt werden, was zu Maßabweichungen im Prozess führt, so dass es schwierig ist, den Schmiedeprozess zu kontrollieren, und die Ausbeute ist nicht hoch. Nach einer Schmieden-Formung der Schaufel werden in der Regel ein Verfahren mit einer Druckformung und langfristigen Wärmebehandlung verwendet, um die Formungsgenauigkeit zu verbessern und den Struktur- und Eigenspannungszustand zu regeln, dieser Prozess ist komplex und der Bereich der Prozessparameter ist eng, unsachgemäße Kontrolle führt sehr leicht zu Rissen und ungleichmäßigen Strukturen und anderen neuen Mängel.
Das verwandte Patent „Verfahren und Vorrichtung zur Formkorrektur von Schaufeln mittels Laserkugelstrahlen“ CN106270005A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formkorrektur von Schaufeln mittels Laserkugelstrahlen, bei dem die tatsächliche Größe der Schaufel mit der Größe des CAD-Modells mit Hilfe eines 3D-Profilscanners verglichen wird, Korrekturparameter und ein Weg des Laserkugelstrahlens durch Datenanalyse bestimmt werden und eine gepulste Hochleistungslaserschockwelle zur Formkorrektur auf die Schaufeloberfläche aufgebracht wird. Das Verfahren erfordert einen wiederholten Vergleich des Datenmodells und somit eine wiederholte Anpassung der Korrekturparameter, die Effizienz ist schwer zu garantieren, und die Wirkung der Formkorrektur mittels Einzelpunkt- oder Mehrpunkt-Laserstrahlen für die Oberfläche der Schaufel mit einer relativ großen Maßüberschreitung ist begrenzt, und ein wiederholtes Laserkugelstrahlen kann sich auch auf die Qualität der Schaufeloberfläche auswirken. Das verwandte Patent „Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Impuls-unterstützten Warmstanzen-Formen von Titan oder Titanlegierungen“ CN112246944A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Impuls-unterstützten Warmstanzen-Formen von Titan oder Titanlegierungen, bei dem ein vorgeheiztes Blech in eine kalte Form mit einer elektrischen Impulsbehandlungsvorrichtung zum Stanzen-Formen gelegt wird, um ein Teil aus Titan oder Titanlegierung zu erhalten. Bei diesem Verfahren wird ein schlecht wärmeleitendes Blech aus Titanlegierung zum Formen in die Kaltform gebracht. Die Dicke und Verformung des Blechs sollen nicht zu groß sein, da es sonst während des schnellen Stanzen-Formens zu Rissen kommen kann. Aufgrund der selektiven Natur des Impulsstromkreises ist die Elektrodenanordnung in der elektrounterstützten Formvorrichtung auch nicht für Komponenten mit variablem Querschnitt wie Schaufel geeignet, und es wird keine Temperaturregelvorrichtung verwendet, um die durch den Impulsstrom verursachten thermischen Effekte zu kontrollieren, die Warmformstruktur der Schaufel aus Titanlegierung ist sehr temperaturempfindlich, sobald es durch lokale Überhitzung zu einem Übertemperaturphänomen kommt, kann es nicht mehr durch Wärmebehandlungsmethoden reguliert werden, die wiederholte Warmformkorrektur wird auch zu einer groben Struktur führen, die nicht mit den technischen Spezifikationen der Schaufel übereinstimmt.
Das verwandte Patent „Vorrichtung zur Formkorrektur von Schaufeln für Flugzeugtriebwerke und sein Verfahren zur Formkorrektur“ CN110421024A offenbart eine Vorrichtung zur Kaltformkorrektur von Schaufeln für Flugzeugtriebwerke und sein Verfahren zur Formkorrektur, das Verfahren zur Formkorrektur ist besser geeignet für die Schaufel aus Aluminium-Legierung mit guter Plastizität, während die Schaufel aus Titanlegierung in der Kaltformkorrektur größere elastische Verformung erzeugen würde, was auch Risse der Formkorrektur und Eigenspannungen führen kann, die Schaufel aus Titanlegierung muss nach der Kaltformkorrektur einer strengeren Spannungsarmglühung und Fehlerprüfung unterzogen werden, daher sind das Verfahren und die Vorrichtung schwierig, die Qualität und Effizienz der Formung der Schaufel aus Titanlegierung zu gewährleisten.
Das verwandte Patent „Form und Verfahren der Formkorrektur der komplexen bearbeiteten Teile aus Titanlegierung“ CN111266462A offenbart eine Form und ein Verfahren der Formkorrektur der komplexen bearbeiteten Teile aus Titanlegierung. Gemäß der Beschreibung der Patentanmeldung wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem einem ursprünglichen Schmiederohling aus Titanlegierung eine Lasche für eine Prozesspositionierung und Hilfsformkorrektur hinzufügt wird, eine isothermische Warmformpresse verwendet wird, um ein bearbeitetes Schmiedestück zu heizen und einen Druck zu halten, um eine Wärmebehandlung und eine Formkorrektur abzuschließen, und dann die Lasche nach der Formkorrektur auszufräsen, um ein genaues Teil zu erhalten. Bei diesem Verfahren wird die isothermische Warmformpresse verwendet, um das Teil auf eine Temperatur einer Glühwärmebehandlung aufzuwärmen, was nur langsam funktioniert, und wenn es für gekrümmte Bauteile aus Titanlegierung verwendet wird, erfordert das Hinzufügen der Lasche eine Anpassung am Schmiedewerkzeug und an den Prozessparametern, was den ursprünglichen Prozess verkompliziert, und das Ausfräsen der Lasche nach der Formkorrektur führt wahrscheinlich zu einer erneuten Verformung des Teils, was die Genauigkeit beeinträchtigt.
Inhalt der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung bereitgestellt wird, das die Gleichmäßigkeit der Formungstemperatur der Schaufel verbessern, die Erholung des Verformungsgitters und die Rekristallisation der geschmiedeten Schaufel fördern, die Schmiedeeigenspannungen schnell beseitigen, die Entstehung von Verformungsrissen verringern, die negativen Auswirkungen wie die Vergröberung der Schaufelstruktur und die Verformung durch thermische Spannungen, die durch die mehrfachen Heizungen bei herkömmlichen Warmformungs- und Wärmebehandlungsverfahren verursacht werden, reduzieren, und die Formungsgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Schaufel verbessern kann.
Gelöst wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung dadurch, dass ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung ausgestaltet wird, das

Schritt S1, wobei ein vorgeheiztes Schaufelrohling in eine untere Form einer Formungsform zu einer Druckformung eingelegt wird, wobei die Geschwindigkeit eines Formschließens einer Presse auf mehrstufig eingestellt wird, wobei zunächst ein Leerhub des Formschließens mit einer schnellen Geschwindigkeit durchgeführt wird, dann die schnelle Geschwindigkeit auf eine niedrige Geschwindigkeit zum Formschließen umgeschaltet wird, wenn eine obere Form im Begriff ist, die Schaufel zu berühren, und eine Druckerhaltung nach Abschluss des Formschließens durchgeführt wird;
Schritt S2, wobei ein intermittierender Hochfrequenz-Impulsstrom während der Druckformung und der Druckerhaltung innerhalb der Form an die Schaufel angelegt wird, wobei ein elektrothermischer Effekt, der durch den Impulsstrom angeregt wird, die Schaufel auf eine geeignete Umformungstemperatur vorheizt und eine Wärmeabgabe der Schaufel in diesem Prozess ausgleicht, wobei eine Energiebilanz in diesem Prozess eine folgende Gleichung erfüllt: $Δ T C ρ d S + q F t = I^{2} R t'$
wobei ΔT eine Differenz zwischen einer von einem Temperatursensor gemessenen Schaufeltemperatur und einer eingestellten Formkorrekturtemperatur, C eine spezifische Wärme der Titanlegierung, ρ eine Dichte der Titanlegierung, d eine äquivalente Dicke der Schaufel, S eine äquivalente Querschnittsfläche des Impulsstroms durch die Schaufel, q eine äquivalente Wärmeübertragungsrate der Schaufel innerhalb der Form, d. h. eine Wärmeabgabe, die pro Zeiteinheit durch eine Querschnittsfläche abgeführt wird, F einen Wärmeaustauschbereich der Schaufel innerhalb der Form, t eine Gesamtzeit einer elektromagnetischen Impulsbehandlung, t' eine Einschaltdauer des Impulsstroms, I eine effektive Stromgröße des Impulsstroms, der den elektrothermischen Effekt anregt, R einen Widerstandswert des Impulsstroms durch die Schaufel darstellt; wobei die elektromagnetische Schlagbehandlung in zwei Phasen, nämlich eine erste Phase und eine zweite Phase, unterteilt ist, wobei in der ersten Phase eine kontinuierliche Hochfrequenz-elektromagnetische Schlagbehandlung erfolgt, so dass der Schaufel lokal schnell eine Temperatur einer thermischen Umformung erreicht, wobei der Prozess kurz ist, daher die Wärmeabgabe der Schaufel ignoriert werden kann, wobei zur elektromagnetischen Schlagbehandlung der Impulsstrom auf konstant eingestellt ist, wobei ein Berechnungsprozess einer erforderlichen Zeit t₁ der ersten Phasen der Hochfrequenz-elektromagnetischen Schlagbehandlung wie folgt ist: $\begin{array}{l} Δ T C ρ d S = I^{2} R t_{1} \\ R = ρ' d / S \\ I = J g S \end{array}} \Rightarrow t_{1} = \frac{Δ T C ρ}{J^{2} ρ'}$
wobei p' einen Widerstand der Titanlegierung, J eine Stromdichte der elektromagnetischen Schlagbehandlung darstellt; wobei die zweite Phase der elektromagnetischen Schlagbehandlung bei nahezu konstanter Temperatur eingeleitet wird, wenn eine Temperaturregelanlage ΔT < 10 °C erfasst, wobei der Impulsstrom mit konstanten Parametern an die Schaufel angelegt wird, so dass der elektrothermische Effekt und die Wärmeabgabe der Schaufel ein Gleichgewicht erreichen, wobei im Falle des ausgewählten Impulsstroms I und einer einzelnen Impulsdauer t₂ eine entsprechende Impulsfrequenz f entsprechend Bedingung der Aufrechterhaltung eines Wärmegleichgewichts pro Zeiteinheit t geschätzt wird: $q F t = I^{2} R f t_{2} \Rightarrow ƒ = \frac{q F t}{I^{2} R t_{2}}$
Schritt S3, wobei eine elektromagnetische Schlagverbundwärmebehandlung durchgeführt wird, wobei die Presse im Zustand des Formschließens gehalten wird, wobei ein Haltedruck entladen oder reduziert wird, wobei die Schaufel durch eine Zusammenwirkung einer Vorheizung der Form und einer elektromagnetischen Schlagverbundheizung auf einen für eine Wärmebehandlung der Schaufel aus Titanlegierung erforderlichen Temperaturbereich geheizt und isothermisch gehalten wird, bis die Wärmebehandlung der Schaufel abgeschlossen ist; und
Schritt S4 umfasst, wobei es Entformen und Entnehmen umfasst.

Im oben genannten Verfahren liegt im Schritt S1 der Haltedruck 10 bis 50 Mpa und eine Haltezeit 2 bis 10 Minuten.
Im oben genannten Verfahren ist die Oberfläche des Schaufelrohlings gleichmäßig mit einer Hochtemperatur-Schmierbeschichtung mit elektrischer Leitfähigkeit und Antioxidationseffekt beschichtet.
Im oben genannten Verfahren werden die obere Form und die untere Form vor dem Schritt S1 vorgeheizt.
Im oben genannten Verfahren ist die Formungsform mit einer Vielzahl von Impulsstromkreisen mit unabhängig voneinander einstellbaren Parametern versehen, und eine Vielzahl von Impulselektroden ermöglicht sowohl die gleichzeitige elektromagnetische Schlagbehandlung auf die gesamte Schaufel als auch die gezielte elektromagnetische Schlagbehandlung auf Bereiche mit verschiedenen Verformungen und Bereiche mit konzentrierter Spannung der Schaufel, um eine Formungstemperatur- und Spannungsverteilung zu steuern.
Das Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung in der vorliegenden Erfindung weist die folgenden vorteilhaften Effekte auf:

1. In diesem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine elektromagnetische Schlagbehandlung gleichzeitig mit einer Druckformung und Wärmebehandlung der Schaufel ausgeführt, was die Erholung des Verformungsgitters und die Rekristallisation der geschmiedeten Schaufel fördert, die Schmiedeeigenspannungen beseitigt, die Entstehung von Verformungsrissen verringert, die negativen Auswirkungen wie die Vergröberung der Schaufelstruktur und die Verformung durch thermische Spannungen, die durch die mehrfachen Heizungen bei herkömmlichen Formungs- und Wärmebehandlungsverfahren verursacht werden, reduziert, und die Formungsgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Schaufel umfassend verbessert.
2. In der vorliegenden Erfindung wird ein gekoppelter elektromagnetischer und thermodynamischer Effekt während der Druckformung und Wärmebehandlung der Schaufel angewandt, und die Warmformung und Wärmebehandlung werden in derselben Form durchgeführt, wodurch der Bedarf an mehrfachen Schaufeltransfers und wiederholten Heizungen in herkömmlichen Schaufelherstellungsprozessen verringert und die Produktionseffizienz erhöht wird.
3. In der vorliegenden Erfindung ist die Formungsform mit einer Vielzahl von Impulsstromkreisen mit unabhängig voneinander einstellbaren Parametern versehen, und eine Vielzahl von Elektroden ermöglicht sowohl die gleichzeitige elektromagnetische Schlagbehandlung auf die gesamte Schaufel als auch die gezielte elektromagnetische Schlagbehandlung auf Bereiche mit verschiedenen Verformungen und Bereiche mit konzentrierter Spannung der Schaufel, um eine Formungstemperaturverteilung zu steuern, wodurch große Strukturdefekte aufgrund der ungleichmäßigen Formungstemperatur der Schaufel vermieden werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit den Figuren und Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben. Dabei zeigt:

1 ein schematisches Diagramm des Prozesses zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung der Struktur der Form der elektromagnetischen Schlagverbundformkorrektur- und Wärmebehandlungsvorrichtung für Schaufeln aus Titanlegierung in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Darstellung der unteren Form der elektromagnetischen Schlagverbundformkorrektur- und Wärmebehandlungsvorrichtung in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Zum besseren Verständnis der technischen Merkmale, des Zwecks und der Wirkung der vorliegenden Erfindung wird nun die detaillierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren im Detail beschrieben.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung bereit, bei dem ein Schaufelrohling aus Titanlegierung nach einer Schmieden-Formung vorgeheizt und in einer speziellen Vorrichtung zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung eingelegt wird, und während einer Druckformung, ein elektromagnetischer Schlag auf die ganze Schaufel oder auf bestimmte Bereiche der Schaufel ausgeübt wird, wobei in Kombination einer Temperaturregelanlage eine Formung bei nahezu konstanter Temperatur und Wärmebehandlung auf die Schaufel ausgeführt wird. Dieses Verfahren kann in Kombination eines elektromagnetischen und thermodynamischen Effekts die Gleichmäßigkeit der Formungstemperatur der Schaufel verbessern, die Erholung des Verformungsgitters und die Rekristallisation der geschmiedeten Schaufel fördern, die Schmiedeeigenspannungen schnell beseitigen, die Entstehung von Verformungsrissen verringern, die negativen Auswirkungen wie die Vergröberung der Schaufelstruktur und die Verformung durch thermische Spannungen, die durch die mehrfachen Heizungen bei herkömmlichen Warmformungs- und Wärmebehandlungsverfahren verursacht werden, reduzieren, und die Formungsgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Schaufel verbessern. Im Vergleich zum allgemeinen Formungs- und Wärmebehandlungsverfahren von Schaufeln ist der in diesem Verfahren bereitgestellte Prozess zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung in der 1 dargestellt.
Die bereitgestellte Vorrichtung zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung ist in der Lage, einen kontrollierten elektromagnetischen und thermodynamischen Effekt für die Warmformung und Wärmebehandlung von Schaufeln anzuwenden, um die Formungsgenauigkeit der Schaufel zu verbessern und deren Struktur- und Spannungszustand zu steuern. Die Vorrichtung besteht aus einer Druckformungsanlage, einer Temperaturregelanlage und einer elektromagnetischen Schlagbehandlungsanlage, wobei die Druckformungsanlage aus einer Presse und einer speziellen Form mit einer porösen Struktur zum verschachtelten Einsetzen von Impulselektroden, elektrischen Heizrohren und Temperatursensoren besteht; wobei die Temperaturregelanlage aus mehreren elektrischen Heizrohren, Temperatursensoren und einem Temperaturregler besteht, die eine Heiztemperatur, eine Heizrate und andere Parameter einstellen kann und mit der elektromagnetischen Schlagbehandlungsanlage zusammenwirken kann, um eine Temperatur des Formungs- und Wärmebehandlungsprozesses der Schaufel zu steuern; wobei die elektromagnetische Schlagbehandlungsanlage aus mehreren Gruppen von Entladungselektroden, einem variablen Spannungsregler und einem Impulsstromregler besteht, die einen Hochfrequenz-Impulsstrom mit einstellbaren Parametern abgeben kann. Die spezifische Vorrichtung zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln ist in der 2 dargestellt.
Das Spezifische Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung ist wie folgt:

Schritt 1: Prüfen von Schmiederohlinge von Schaufeln. Eine Qualitätsprüfung und Oberflächenbehandlung wird auf die Schmiederohlinge der Schaufeln ausgeführt, eine Maßüberschreitung der Rohlinge im Verhältnis zur Schaufel wird ermittelt, und die Rohlinge werden entsprechend anschließenden verschiedenen Verformungen in verschiedenen Chargen eingeteilt, um eine Formungsform gezielt auszuwählen und Parameter für eine elektromagnetische Schlagverbundformung und eine anschließende Wärmebehandlung zu bestimmen.
Schritt 2: Setzen einer Vorrichtung in Betrieb und Vorheizen. Für die verschiedenen Chargen der zu formenden Schaufelrohlinge wird eine passende Formungsform ausgewählt und in eine Presse eingebaut, elektrische Heizrohre, Impulselektroden und Temperatursensoren werden angeschlossen und Funktionen wie Heizen, Formschließen und Druckhalten der Vorrichtung werden getestet. Nachdem sichergestellt ist, dass die Vorrichtung ordnungsgemäß funktioniert, wird der Hohlraum der Form mit einer leitfähigen Schmierschichtung beschichtet, und eine obere und untere Form werden mittels der elektrischen Heizrohre einer Temperaturregelvorrichtung auf 450 bis 650 °C vorgeheizt. Während der anschließenden Umformung und Wärmebehandlung des Rohlings kann die Temperaturregelvorrichtung die Form entsprechend der Differenz zwischen einer Prozesstemperatur und einer überwachten Temperatur erneut heizen und warmhalten, um übermäßige Temperaturunterschiede zwischen der Form und dem Rohling zu vermeiden.
Schritt 3: Behandeln des Schaufelrohlings. Die Oberfläche des Schaufelrohlings wird gleichmäßig mit einer Hochtemperatur-Schmiermittelbeschichtung mit elektrischer Leitfähigkeit und Anti-Oxidationseffekt beschichtet, die Schaufelrohlinge werden in Chargen gemäß Schritt 1 zu einer Vorheizbehandlung in einen Heizofen eingelegt, wobei eine Vorheiztemperatur unter Bezugnahme auf eine Warmschmiedetemperatur der entsprechenden Titanlegierungssorte eingestellt wird, und eine spezifische Vorheizzeit entsprechend der Schaufeldicke und einer Anordnung der Schaufel im Heizofen bestimmt wird.
Schritt 4: Durchführen einer Druckformung. Die vorgeheizte Schaufel aus Schritt 3 wird in die untere Form der vorgeheizten Form transferiert, eine genaue Positionierung der Schaufel wird gewährleistet, und dann wird die Druckformung durchgeführt. Die Geschwindigkeit eines Formschließens der Presse wird auf mehrstufig eingestellt, wobei zunächst ein Leerhub des Formschließens mit einer schnellen Geschwindigkeit durchgeführt wird, um eine Wärmeabgabezeit der Schaufel zu verringern, dann die schnelle Geschwindigkeit auf eine niedrige Geschwindigkeit zum Formschließen umgeschaltet wird, wenn die obere Form im Begriff ist, die Schaufel zu berühren (eine Dehnungsrate kann je nach der Maßüberschreitung der Schaufel im Bereich von 10^-3/s bis 10^-2/s eingestellt werden), um zu vermeiden, dass die Schaufel zu schnell verformt wird, damit Risse entstehen. Nach dem Abschluss des Formschließens wird eine Druckerhaltung mit einem bestimmten Druck und einer Haltezeit durchgeführt, wobei der Druck auf einen Bereich von 10 bis 50 MPa eingestellt wird, die Haltezeit in einem Bereich von 2 bis 10 Minuten liegt, und der tatsächliche Wert nach der Maßüberschreitung der Schaufel und einer Verformung und eines Rückpralls, die nach dem Formen auftreten können, bestimmt wird.
Schritt 5: Durchführen einer elektromagnetischen Schlagverbundformung. Während der Druckformung und Druckhaltung innerhalb der Form im Schritt 4 legt eine Vorrichtung zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung gleichzeitig einen intermittierenden Hochfrequenz-Impulsstrom an die Schaufel an. Bei der elektromagnetischen Schlagbehandlungsanlage handelt es sich um eine Vielzahl von Impulsstromkreisen, die aus einer Wechselrichterstromversorgung mit einer einstellbaren Frequenz f, Drähten und Entladungselektroden besteht, wobei in Abhängigkeit von einer Umformung der Schaufel in einem Bereich, in dem eine Elektrode angeordnet ist, und von einem Temperatursensor in diesem Bereich gemessenen Temperaturdaten, eine Stromgröße und eine Intervallzeit des von einem der Elektroden abgegebenen Impulsstroms unabhängig voneinander geregelt werden, so dass ein durch den Impulsstrom angeregter elektrothermischer Effekt die vorgeheizte Schaufel auf eine geeignete Umformungstemperatur heizen und eine Wärmeabgabe der Schaufel, die während diesem Prozess stattfindet, ausgleichen kann. Die spezifische elektromagnetische Schlagbehandlung kann in zwei Phasen, nämlich eine erste Phase und eine zwei Phase, unterteilt sein, wobei in der ersten Phase eine kontinuierliche Hochfrequenz-elektromagnetische Schlagbehandlung erfolgt, so dass der Schaufel lokal schnell eine Temperatur einer thermischen Umformung erreicht (um eine Übertemperatur zu vermeiden, kann sie stufenweise durchgeführt werden). Die zweite Phase der elektromagnetischen Schlagbehandlung bei nahezu konstanter Temperatur wird eingeleitet, wenn die Temperaturregelanlage einen Unterschied zwischen einer Schaufeltemperatur und einer eingestellten Formungstemperatur ΔT ≤ 10 °C erfasst, wobei ein Impulsstrom mit konstanten Parametern an die Schaufel angelegt wird, so dass der elektrothermische Effekt und die Wärmeabgabe der Schaufel ein Gleichgewicht erreichen. Bei dem oben beschriebenen elektromagnetischen Schlagbehandlungsverfahren werden ungefähre Parameter der elektromagnetischen Schlagbehandlung auf der Grundlage der thermischen Gleichgewichtsbeziehungen berechnet, oder die Stromgröße und Frequenz der elektromagnetischen Schlagbehandlung können eingestellt werden, dass sie durch Begrenzung des J T-Werts automatisch gesteuert werden.
Schritt 6: Durchführen einer elektromagnetischen Schlagverbundwärmebehandlung. Nach dem Abschluss der elektromagnetischen Schlagverbundformung im Schritt 4 und Schritt 5 wird der Haltedruck durch die Presse im Zustand des Formschließens entladen oder reduziert, wobei die Schaufel mit der gleichen Methode wie Schritt 5 durch eine Zusammenwirkung einer Vorheizung der Form und einer elektromagnetischen Schlagverbundheizung auf einen für eine Wärmebehandlung erforderlichen Temperaturbereich geheizt und isothermisch gehalten wird, bis die Wärmebehandlung der Schaufel abgeschlossen ist.
Schritt 7: Entformen und Entnehmen. Nach dem Abschluss der Wärmebehandlung kann die Schaufel entnommen werden, nachdem sie innerhalb der Form langsam abgekühlt ist, oder die Form kann geöffnet und in eine spezielle Umgebung zum Abkühlen gebracht werden, um die Produktionseffizienz zu verbessern. (Für die Schaufel aus Titanlegierung, die ein doppeltes Glühen erfordert, kann sie aufgrund einer niedrigen Temperatur und langen Zeit eines zweiten Glühens in einen ordnungsgemäßen Widerstandsofen transferiert werden, um das zweite Glühen in Chargen durchzuführen.)
Schritt 8: Prüfen der Schaufelqualität. Die Schaufel wird hinsichtlich der Maßgenauigkeit, der Eigenspannung und des Strukturzustands geprüft, und wenn die Schaufel den technischen Anforderungen entspricht, werden die Schritte 2 bis Schritt 7 wiederholt, um die Formkorrektur und Wärmebehandlung der Charge von Schaufeln abzuschließen. Wenn es immer noch eine Maßüberschreitung, eine ungleichmäßige Struktur oder eine übermäßige Eigenspannung gibt, wird die Form gewechselt oder die Parameter der elektromagnetischen Schlagbehandlung werden angepasst, und die Schritte 2 bis 8 werden wiederholt, bis die Schaufel den technischen Qualitätsanforderungen entspricht, und dann wird die Formungs- und Wärmebehandlungsarbeit der Charge von Schaufeln fortgesetzt.

Bei der Schaufel aus Titanlegierung mit ähnlicher Formungstemperatur und Wärmebehandlungstemperatur können die Temperaturen für die elektromagnetische Schlagverbundformung und die Wärmebehandlung bei diesem Verfahren bevorzugt gleich eingestellt werden, indem die Druck- und Warmhaltezeit so angepasst werden, dass die Prozessanforderungen erfüllt werden, wodurch ein Temperaturschock vermieden wird, der durch die Anpassung der elektrischen Impulsparameter in der Mitte verursacht werden kann.
Darüber hinaus kann die Temperaturegelanlage entscheiden, ob die Form entsprechend der spezifischen Situation vorgeheizt werden soll, und mit einer Zusammenwirkung mit der elektromagnetischen Schlagvorrichtung die Schaufel heizen und warmhalten, so dass die Temperatur während des Formungs- und Wärmebehandlungsprozesses der Schaufel stabiler geregelt wird. Die Form in der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus einer Hochtemperaturlegierung auf Nickelbasis, die mit mehreren Hohlräumen ausgestattet werden kann, um den Energieverbrauch zu senken und die Produktionseffizienz zu verbessern. Die Verwendung eines Entformungsauswerfermechanismus oder eines V-Konus-Designs erleichtert beim Transfer der Schaufel eine schnelle Positionierung in der Form und eine schnelle Entnahme aus der Form.
Ausführungsbeispiel 1: Beispiel für ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung TA11
Ein Stangenmaterial, das den technischen Produktionsanforderungen der Schaufeln aus Titanlegierung TA11 entspricht, wird gemäß Prozessvorgaben zu einer gebogenen Schaufel geschmiedet, die Schaufeln mit einer ähnlichen Maßüberschreitung werden ausgewählt und einer Prüfung hinsichtlich der Maßabweichung und Oberflächeneigenspannung an bestimmten Stellen unterzogen, die Schaufeln werden nach dem in diesem Patent bereitgestellten Verfahren bzw. nach konventionellen Verfahren korrigiert und wärmebehandelt, um die Auswirkungen unterschiedlicher Formkorrektur- und Wärmebehandlungsverfahren zu vergleichen. (Die Schaufel aus Titanlegierung TA11 wird bei der Herstellung im Allgemeinen bei 880 bis 900 °C isothermisch formkorrigiert und anschließend einer doppelten Glühwärmebehandlung unterzogen: 910 ± 10 °C × 1,5 Stunden + 580 °C×8 Stunden.) Entsprechend den Konstruktionsabmessungen der Schaufel wird eine spezielle Form verarbeitet und eine notwendige Vorrichtung für die elektromagnetische Schlagverbundkorrektur und Wärmebehandlung wird gebaut, die Darstellung der Struktur der elektromagnetischen Schlagverbundformkorrektur- und Wärmebehandlungsvorrichtung wird in der 3 gezeigt, und die Struktur einer unteren Form wird in der 4 dargestellt.
Die Schritte der spezifischen Formkorrektur und Wärmebehandlung sind wie folgt:

Schritt 1: Eine Oberflächenbehandlung und Qualitätsprüfung wird auf eine geschmiedete Schaufel durchgeführt, die Form- und Lageabmessungen der Schaufel werden gemessen und mit den Konstruktionsabmessungen verglichen, und Parameter für die elektromagnetische Schlagverbundformkorrektur und Wärmebehandlung werden bestimmt. Entsprechend den technischen Herstellungsanforderungen der Schaufeln aus Titanlegierung TA11 und der Analyse mehrerer praktischer Ergebnisse wird eine Temperatur für die elektromagnetische Schlagverbundformkorrektur auf 875 °C eingestellt, und doppelte Glühbehandlungsparameter werden auf 875 °C × 1 Stunde + 580 °C × 8 Stunden eingestellt, die Schaufel wird in einen Widerstandsofen für ein zweites Glühen transferiert.
Schritt 2: Setzen einer elektromagnetischen Schlagverbundformungsvorrichtung in Betrieb und Vorheizen. Eine hydraulische Presse mit einer Ausführung von 1600 kN wird als Druckformungsanlage gewählt, eine Form der Formkorrektur wird eingebaut und elektrische Heizrohre, Impulselektroden und Temperatursensoren werden anschließend nacheinander angeschlossen (entsprechende Installationslöcher sind in der 4 dargestellt), eine Hochtemperatur-Isolierbeschichtung wird auf eine Nicht-Hohlraumarbeitsfläche einer oberen und unteren Formen aufgetragen und eine leitfähige verschleißfeste Schmierbeschichtung auf eine Hohlraumoberfläche aufgetragen, nach Testen eines Formschließens wird mittels der elektrischen Heizrohre die Form auf 680 °C vorgeheizt.
Schritt 3: Vorheizen der Schaufel. Die Schaufel wird in den Widerstandsofen bei 850 °C zur Vorheizbehandlung eingelegt, wobei ein Vorheizhaltezeit 10 Minuten beträgt.
Schritt 4: Die Schaufel aus Schritt 3 wird schnell in die untere Form der vorgeheizten Form transferiert, eine genaue Positionierung wird gewährleistet, und dann wird das Formschließen durchgeführt. Eine Geschwindigkeit eines Leerhubs der Presse beim Formschließen wird auf 10 mm/s eingestellt, eine Geschwindigkeit, wenn das Formschließen bald stattfindet, wird auf 0,1 mm/s eingestellt, und nach dem Abschluss des Formschließens wird eine Druckhaltung mit einem Druck von 50 kN durchgeführt, wobei eine Haltezeit auf 3 Minuten eingestellt wird.
Schritt 5: Während des Formschließ- und Formkorrekturprozesses mit der niedrigen Geschwindigkeit im Schritt 4 wird mittels der elektromagnetischen Schlagverbundbehandlungsvorrichtung mit 9 Paaren von Elektrodenkreisen ein Impulsstrom an die Schaufel angelegt. Ein Ausgangsimpulsstrom jedes Paar von Elektroden wird auf 1200 A eingestellt, eine erste kontinuierliche elektromagnetische Schlagbehandlung wird durchgeführt, um eine Formkorrekturtemperatur der Schaufel schnell zu erreichen, wenn eine Temperatur von 870 °C erreicht wird, wird eine einzelne Impulsstrombehandlung mit einer Dauer von 0,02 Sekunden durchgeführt, durch Feinabstimmung einer Impulsstromfrequenzfin der Praxis kann die Temperaturregelvorrichtung eine stabile Temperatur von 875 ± 3 °C anzeigen, und etwa 3 Minuten später wird eine Glühbehandlungsstufe der Schaufel eingeleitet. Schritt 6: Durchführen einer elektromagnetischen Schlagverbundglühbehandlung. Nach der Formkorrektur wird der Haltedruck im Zustand des Formschließens reduziert, die Häufigkeit des Anlegens des Impulsstroms verringert und die Schaufel durch die Formheizung auf 875 ± 1 °C geheizt und für 1 Stunde gehalten.
Schritt 7: Entformen und Entnehmen. Nach dem Abschluss des Schritts 6 wird die Schaufel aus der Form entnommen und anschließend in einem Widerstandsofen bei 580 °C für 8 Stunden lang geglüht.

Anhand von einer gebogenen Schaufel mit einer ähnlichen Maßabweichung wird eine Formkorrektur und Wärmebehandlung nach herkömmlichen Verfahren durchgeführt, um die Verfahrensergebnisse zu vergleichen. Der Hohlraum der Form der Formkorrektur wird gereinigt, die Form wird auf 880 °C und die Schaufel ebenfalls auf 880 °C vorgeheizt, die Schritte 3 und 4 werden wiederholt, um die Schaufel isothermisch zu formen, und dann wird die Schaufel entnommen und in den Widerstandsofen zur doppelten Glühbehandlung (910 °C × 1,5 Stunden + 580 °C × 8 Stunden) eingelegt.
Nach dem Abschluss der oben genannten Schritte werden die Maßüberschreitung der Schaufel, die Eigenspannung an der Oberfläche und der Mikrostrukturzustand zwischen den drei Zuständen, nämlich vor der Behandlung, nach der Formkorrektur und Wärmebehandlung mit herkömmlichen Verfahren und nach der geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung, verglichen. Für gebogene Schaufeln, die durch Schmieden unter den gleichen Prozessbedingungen in der gleichen Ofencharge geformt werden, können sowohl konventionelle Verfahren als auch Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung effektiv den Schaufelverzug verbessern, und die erhaltene Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Schaufel entsprechen den technischen Anforderungen der Schaufeln aus TA11-Titanlegierung für Kompressoren. Für Schaufeln mit großer Korrekturverformung gibt es nach der elektromagnetischen Schlagverbundformung und -wärmebehandlung weniger Korrekturrisse, und der Prüfwert der Oberflächeneigenspannung ist relativ klein.
Ausführungsbeispiel 2: Beispiel für ein Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung TC11
Ein Stangenmaterial, das den technischen Produktionsanforderungen der Schaufeln aus Titanlegierung TC11 entspricht, wird gemäß Prozessvorgaben zu einer gebogenen Schaufel geschmiedet, die Schaufeln mit einer ähnlichen Maßüberschreitung werden ausgewählt und jeweils einer elektromagnetischen Schlagverbundformung und Wärmebehandlung mit unterschiedlichen Prozessparametern unterzogen, wobei die verwendete Vorrichtung das gleiche wie Ausführungsbeispiel 1 ist. (Die Schaufel aus Titanlegierung TC11 wird im Allgemeinen bei 860 bis 900 °C isothermisch formkorrigiert und anschließend einer doppelten Glühwärmebehandlung unterzogen: 950 °C ± 10 °C × 2 Stunden + 530 °C ± 10 °C × 6 Stunden.)
Die Schritte des spezifischen Verfahrens zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung sind wie folgt:

Schritt 1: Eine Oberflächenbehandlung und Qualitätsprüfung wird auf eine geschmiedete Schaufel durchgeführt, die Form- und Lageabmessungen der Schaufel werden gemessen und mit den Konstruktionsabmessungen verglichen, und Parameter für die elektromagnetische Schlagverbundformkorrektur und Wärmebehandlung werden bestimmt. Entsprechend den technischen Herstellungsanforderungen der Schaufeln aus Titanlegierung TC11 und der Analyse mehrerer praktischer Ergebnisse wird letztlich eine niedrigere Formkorrektur- und Glühtemperatur ausgewählt, wobei Parameter für eine elektromagnetische Schlagverbundformkorrektur auf 850 °C × 4 Minuten eingestellt werden, Parameter für eine erste Hochtemperaturglühbehandlung in einer doppelten Wärmebehandlung auf 940 °C × 1,8 Stunden eingestellt werden, die Schaufel wird in einen Widerstandsofen zu einem zweiten Glühen transferiert wird, wobei Parameter dafür auf 530 °C × 6 Stunden eingestellt werden.
Schritt 2: Setzen einer Formkorrekturvorrichtung in Betrieb und Vorheizen. Eine hydraulische Presse mit einer Ausführung von 1600 kN wird als Druckformkorrekturanlage gewählt, eine Form der Formkorrektur wird eingebaut und elektrische Heizrohre, Impulselektroden und Temperatursensoren werden anschließend nacheinander angeschlossen, eine Hochtemperatur-Isolierbeschichtung wird auf eine Nicht-Hohlraumarbeitsfläche einer oberen und unteren Formen aufgetragen und eine leitfähige verschleißfeste Schmierbeschichtung auf eine Hohlraumoberfläche aufgetragen, nach Testen eines Formschließens wird mittels der elektrischen Heizrohre die Form der Formkorrektur auf 650 °C vorgeheizt.
Schritt 3: Vorheizen der Schaufel. Die Schaufel wird in den Widerstandsofen bei 800 °C zur Vorheizbehandlung eingelegt, wobei ein Vorheizhaltezeit 10 Minuten beträgt.
Schritt 4: Die vorgeheizte Schaufel wird schnell in die untere Form der vorgeheizten Form transferiert, eine genaue Positionierung wird gewährleistet, und dann wird das Formschließen durchgeführt. Eine Geschwindigkeit eines Leerhubs der Presse beim Formschließen wird auf 10 mm/s eingestellt, eine Geschwindigkeit, wenn das Formschließen bald stattfindet, wird auf 0,1 mm/s reduziert, und nach dem Abschluss des Formschließens wird eine Druckhaltung mit einem Druck von 50 kN durchgeführt, wobei eine Haltezeit auf 4 Minuten eingestellt wird.
Schritt 5: Während des Formschließ- und Formkorrekturprozesses mit der niedrigen Geschwindigkeit im Schritt 4 wird mittels der elektromagnetischen Schlagverbundbehandlungsvorrichtung mit Elektrodenkreisen eine elektromagnetische Schlagbehandlung an die Schaufel ausgeführt. Ein Ausgangsimpulsstrom jedes Paar von Elektrodenkreisen wird auf 1200 A eingestellt, eine erste kontinuierliche elektromagnetische Schlagbehandlung wird durchgeführt, um eine Formkorrekturtemperatur der Schaufel schnell zu erreichen, wenn eine Temperatur von 845 °C erreicht wird, wird eine einzelne Impulsstrombehandlung mit einer Dauer von 0,02 Sekunden durchgeführt, durch Feinabstimmung einer Impulsstromfrequenz f in der Praxis kann die Temperaturregelvorrichtung eine stabile Temperatur von 850 ± 3 °C anzeigen, und etwa 4 Minuten später wird eine Glühbehandlungsstufe der Schaufel eingeleitet.
Schritt 6: Durchführen einer elektromagnetischen Schlagverbundglühbehandlung. Nach der Formkorrektur wird der Haltedruck im Zustand des Formschließens reduziert, die Häufigkeit des Anlegens des Impulsstroms verringert und die Schaufel durch die Formheizung auf 940 ± 1 °C aufgeheizt und für 1,8 Stunde gehalten. Schritt 7: Entformen und Entnehmen. Nach dem Abschluss des Schritts 6 wird die Schaufel aus der Form zum Abkühlen in der Luft entnommen und anschließend in dem Widerstandsofen bei 530 °C für 6 Stunden lang zum Niedertemperaturglühen geglüht.

Nach dem Abschluss der oben genannten Schritte wird eine Endproduktinspektion durchgeführt, um zu bestätigen, dass das Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung effektiv die Maßabweichung der Schaufel TC11 korrigieren kann. Es werden keine Korrekturrisse an den Schaufeln festgestellt, und Eigenspannungen auf der Oberfläche und im Inneren werden effektiv entfernt. Die Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften der Schaufel entsprechen den technischen Anforderungen der Schaufel aus TC11-Titanlegierung für Kompressoren.
Die obige Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Figuren ist nicht auf die oben genannten detaillierten Ausführungsformen beschränkt, die oben genannten detaillierten Ausführungsformen sind lediglich schematisch und nicht einschränkend, und viele andere Formen können von einem Fachmann, die sich von der vorliegenden Erfindung inspirieren lassen, entwickelt werden, ohne von dem durch den Gegenstand und die Ansprüche der vorliegenden Erfindung geschützten Bereich abzuweichen, und solche Formen fallen unter den Schutz der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 106270005 A [0003]
CN 112246944 A [0003]
CN 110421024 A [0004]
CN 111266462 A [0005]

Claims

Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass es Schritt S1, wobei ein vorgeheiztes Schaufelrohling in eine untere Form einer Formungsform zu einer Druckformung eingelegt wird, wobei die Geschwindigkeit eines Formschließens einer Presse auf mehrstufig eingestellt wird, wobei zunächst ein Leerhub des Formschließens mit einer schnellen Geschwindigkeit durchgeführt wird, dann die schnelle Geschwindigkeit auf eine niedrige Geschwindigkeit zum Formschließen umgeschaltet wird, wenn eine obere Form im Begriff ist, die Schaufel zu berühren, und eine Druckerhaltung nach Abschluss des Formschließens durchgeführt wird; Schritt S2, wobei ein intermittierender Hochfrequenz-Impulsstrom während der Druckformung und der Druckerhaltung innerhalb der Form an die Schaufel angelegt wird, wobei ein elektrothermischer Effekt, der durch den Impulsstrom angeregt wird, die Schaufel auf eine geeignete Umformungstemperatur vorheizt und eine Wärmeabgabe der Schaufel in diesem Prozess ausgleicht, wobei eine Energiebilanz in diesem Prozess eine folgende Gleichung erfüllt: $Δ T C ρ d S + q F t = I^{2} R t'$
wobei ΔT eine Differenz zwischen einer von einem Temperatursensor gemessenen Schaufeltemperatur und einer eingestellten Formkorrekturtemperatur, C eine spezifische Wärme der Titanlegierung, ρ eine Dichte der Titanlegierung, d eine äquivalente Dicke der Schaufel, S eine äquivalente Querschnittsfläche des Impulsstroms durch die Schaufel, q eine äquivalente Wärmeübertragungsrate der Schaufel innerhalb der Form, d. h. eine Wärmeabgabe, die pro Zeiteinheit durch eine Querschnittsfläche abgeführt wird, F einen Wärmeaustauschbereich der Schaufel innerhalb der Form, t eine Gesamtzeit einer elektromagnetischen Impulsbehandlung, t' eine Einschaltdauer des Impulsstroms, I eine effektive Stromgröße des Impulsstroms, der den elektrothermischen Effekt anregt, R einen Widerstandswert des Impulsstroms durch die Schaufel darstellt; wobei die elektromagnetische Schlagbehandlung in zwei Phasen, nämlich eine erste Phase und eine zweite Phase, unterteilt ist, wobei in der ersten Phase eine kontinuierliche Hochfrequenz-elektromagnetische Schlagbehandlung erfolgt, so dass der Schaufel lokal schnell eine Temperatur einer thermischen Umformung erreicht, wobei der Prozess kurz ist, daher die Wärmeabgabe der Schaufel ignoriert werden kann, wobei der Impulsstrom auf konstant eingestellt ist, wobei ein Berechnungsprozess einer erforderlichen Zeit t₁ der ersten Phasen der Hochfrequenz-elektromagnetischen Schlagbehandlung wie folgt ist: $\begin{array}{l} Δ T C ρ d S = I^{2} R t_{1} \\ R = ρ' d / S \\ I = J S \end{array}} \Rightarrow t_{1} = \frac{Δ T C ρ}{J^{2} ρ'}$
wobei p' einen Widerstand der Titanlegierung, J eine Stromdichte der elektromagnetischen Schlagbehandlung darstellt; wobei die zweite Phase der elektromagnetischen Schlagbehandlung bei nahezu konstanter Temperatur eingeleitet wird, wenn eine Temperaturregelanlage ΔT ≤ 10 °C erfasst, wobei der Impulsstrom mit konstanten Parametern an die Schaufel angelegt wird, so dass der elektrothermische Effekt und die Wärmeabgabe der Schaufel ein Gleichgewicht erreichen, wobei im Falle des ausgewählten Impulsstroms und einer einzelnen Impulsdauer t₂ eine entsprechende Impulsfrequenz f entsprechend Bedingungen der Aufrechterhaltung eines Wärmegleichgewichts pro Zeiteinheit t geschätzt wird: $q F t = I^{2} R f t_{2} \Rightarrow ƒ = \frac{q F t}{I^{2} R t_{2}}$
wobei die äquivalente Wärmeübertragungsrate q eine Variable ist, die mit der Gestalt der Schaufel und der Form, eine Wärmeleitfähigkeit des Materials und einem Temperaturunterschiedsfaktor zusammenhängt und durch ein Experiment einer Schaufelkühlung innerhalb der Form ermittelt wird; Schritt S3, wobei eine elektromagnetische Schlagverbundwärmebehandlung durchgeführt wird, wobei die Presse im Zustand des Formschließens gehalten wird, wobei ein Haltedruck entladen oder reduziert wird, und die Schaufel durch eine Zusammenwirkung einer Vorheizung der Form und einer elektromagnetischen Schlagverbundheizung auf einen für eine Wärmebehandlung der Schaufel aus Titanlegierung erforderlichen Temperaturbereich geheizt und isothermisch gehalten wird, bis die Wärmebehandlung der Schaufel abgeschlossen ist; und Schritt S4 umfasst, wobei es Entformen und Entnehmen umfasst.
Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt S1 der Haltedruck 10 bis 50 Mpa und eine Haltezeit 2 bis 10 Minuten liegt.
Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Schaufelrohlings gleichmäßig mit einer Hochtemperatur-Schmierbeschichtung mit elektrischer Leitfähigkeit und Antioxidationseffekt beschichtet ist.
Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Form und die untere Form vor dem Schritt S1 vorgeheizt werden.
Verfahren zur geregelten elektromagnetischen Schlagverbundformung von Schaufeln aus Titanlegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formungsform mit einer Vielzahl von Impulsstromkreisen mit unabhängig voneinander einstellbaren Parametern versehen ist, wobei die Impulsstromkreise mit Impulselektroden verbunden sind, wobei die Impulselektroden in der oberen Form und der unteren Form vorgesehen sind, und eine Vielzahl von Impulselektroden sowohl die gleichzeitige elektromagnetische Schlagbehandlung auf die gesamte Schaufel als auch die gezielte elektromagnetische Schlagbehandlung auf Bereiche mit verschiedenen Verformungen und Bereiche mit konzentrierter Spannung der Schaufel ermöglicht, um eine Formungstemperatur- und Spannungsverteilung zu steuern.