[發明專利]一種復雜薄壁鈦合金異形環件鍛造成形方法

有效

• 申請號: 201410404081.1
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104259353A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 吳永安;羅鴻飛;張華;謝撰業;范黔偉;張建軍;張勝利
• 申請（專利權）人: 貴州航宇科技發展股份有限公司
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06
• 代理公司: 貴陽天圣知識產權代理有限公司 52107
• 代理人: 杜勝雄

技術領域

本發明涉及異形環件鍛造方法，尤其涉及一種復雜薄壁鈦合金異形環件鍛造成形方法。

背景技術

TC4合金是一種中等強度的α＋β型兩相鈦合金，該合金具有優異的綜合性能，在航空和航天工業中獲得最廣泛的應用。在航空工業中主要用于制造發動機的風扇和壓氣機盤及葉片，以及飛機結構中的梁、接頭和隔框等重要承力構件。TC4合金薄壁異形環件是航空發動機上常用的一種零件類型，如航空發動機上的加力筒體殼體，傳統的復雜薄壁TC4合金環件生產方法是使用板材卷曲焊接得到環件，此種生產方法存在以下缺點：1、通過板材焊接后得到的異形環件，其焊縫處材料組織與零件其它區域組織存在差異，造成零件性能下降。2、焊接后存在焊接應力，后續加工和使用過程中會因應力釋放產生較大變形，導致產品報廢。3、傳統生產方法需要厚板進行焊接或生產矩形環件，其后續機械加工切削去除的材料較多，破壞了鍛件的流線完整性，加工的周期較長，材料利用率低，造成浪費，不符合可持續發展的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復雜薄壁鈦合金異形環件鍛造成形方法，解決現有工藝技術中異形環件內部質量不穩定、環件因應力釋放變形大、材料利用率低等問題。

?為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種復雜薄壁鈦合金異形環件鍛造成形方法，包括如下步驟：

步驟一，棒材加熱

將鋸切好的鈦合金棒材加熱至相變點以下30℃并保溫，保溫時間為：棒材的厚度×6min/10mm；

步驟二，鐓粗、沖孔

將加熱并保溫好的鈦合金棒材進行鐓粗、沖孔，獲得矩形環坯A；

步驟三，墊塊擠壓

將矩形環坯A套在馬杠上，將馬杠穩固于馬架上，在環坯A外圓周面放置墊塊，壓機帶動上砧對墊塊施加壓力F1，同時用機械手轉動矩形環坯A，在使矩形環坯A擴大的同時，在所述矩形環坯A的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環坯B；

步驟四，軋制

將異形環坯B放在環軋機上，環軋機的主輥模具的轉速為0.2～0.4rad/s，芯輥模具以一定的進給速度和壓力F3對異形環坯B進行環軋，最終獲得鍛件。

所述步驟三中上砧對墊塊施加壓力F1為2500T～4000T。

所述步驟四中壓力F2為650T。

所述步驟四中芯輥模具的進給速度分為三個階段：

軋制咬入階段，芯輥進給速度由0mm/s增加到0.3mm/s；

穩定軋制階段，芯輥進給速度由0.3mm/s增加到0.6mm/s；

校圓、整形階段，芯輥進給速度由0.6mm/s逐漸減小到0.2mm/s。

所述鈦合金牌號為TC4。

所述鍛造成形的異形環件，其內徑尺寸范圍為Φ800mm～Φ3000mm，壁厚為40mm～120mm，高度為200mm～1000mm。

本發明的有益效果：采用本發明一種復雜薄壁鈦合金異形環件鍛造成形方法，由于鍛件外形更接近零件，更能保持鍛件流線完整，且后續的加工余量小，加工的周期短，材料利用率高；本發明生產的TC4合金薄壁環件，消除了焊接帶來的應力，減少后續加工和使用中的變形；本發明采用整體異形軋制生產的TC4合金薄壁環件，使環件內部組織均勻，質量穩定。

附圖說明

圖1?為環坯A馬杠上擠壓安裝圖；

圖2?為環坯A馬杠上擠壓后的效果示意圖；

圖3?為環坯B軋制安裝圖；

圖4?為環坯B軋制后的效果示意圖；

圖中，1—環坯A，2—馬杠，3—馬架，4—墊塊，5—上砧，6—環坯B,7—主輥模具,8—芯輥模具,9—鍛件。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的附圖和實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施本發明所述的一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、軋環機、機械手及其他工裝模具等設備。

該合金的主要化學元素含量(?重量百分比)?為：含Al量5.5％～?6.8％、含V量3.5％～?4.5％、含Fe量≤0.03%、含C量≤?0.1％、含N量為0.05％、含H量≤0.015％、其余為Ti。

如附圖1-4所示，一種復雜薄壁鈦合金異形環件鍛造成形方法，包括如下步驟：