[發明專利]一種高溫合金精鍛葉片的模鍛方法

有效

• 申請號: 201811511200.8
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109365731B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 劉鵬飛;吳博;王維維;薛強;張小斌
• 申請（專利權）人: 陜西宏遠航空鍛造有限責任公司
• 主分類號: B21K3/04
• 分類號: B21K3/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

本發明涉及一種高溫合金精鍛葉片的鍛造方法，其特征在于，所示鍛造方法包括擠壓、鐓頭、預鍛、終鍛模具的制備，確定下料尺寸、擠桿件尺寸、鐓頭件尺寸即預鍛所需荒形的規格和尺寸，預成型模鍛欠壓量的控制，鍛至終鍛所需的荒坯的尺寸，終鍛的整個過程。本發明的有益效果是：通過擠壓、鐓頭制坯，可提升荒形尺寸及內部組織的穩定性，并提高材料利用率；預鍛為終鍛均勻分配變形量，避免了高溫合金精鍛葉片鍛件的最終鍛件因變形量不均勻而造成的組織不均勻、殘余應力不均。提高了精鍛葉片鍛件綜合性能和疲勞壽命，能夠生產出流線沿鍛件外形分布，組織均勻、綜合性能優異的精鍛葉片鍛件，減少了葉片的機械加工余量和貴重高溫合金材料的浪費。

技術領域

本發明涉及高溫合金精鍛葉片鍛造成型技術領域，特別是涉及了鎳基變形高溫合金精鍛葉片的模具設計及模鍛成形方法。

背景技術

葉片精鍛成形技術在當代航空零部件加工領域占據著重要地位，具有顯著的經濟效益，可以預言，在未來的生產實踐當中，葉片精鍛成形技術將會獲得更加廣泛的應用。隨著設備、工藝和技術的不斷發展和完善，采用精鍛成形的葉片質量會不斷提高。目前，世界各國普遍采用精鍛成形的方法加工葉片，采用精鍛工藝制造的葉片，加工成成品后，葉身流線不受加工影響，流線的完整性比較好，同時，變形量分配均勻，可以獲得均勻的晶粒，零件的整體機械性能良好。同普通的葉片鍛造加工工藝相比，采用精鍛加工成形的葉片，流線沿鍛件外形分布，材料利用率高，減少了貴重高溫合金材料的浪費，鍛件型面加工余量小或零余量，有效降低了葉片的機械加工成本。高溫合金精鍛葉片成形過程復雜，同普通模鍛相比，精鍛葉片實現了葉身內、背弧，榫頭和葉尖內緣板零余量或小余量的葉片鍛件的模鍛成形，它需要采用更高精度的鍛造設備、最佳的鍛造工藝及鍛造參數，并選擇最優的變形工藝參數，以獲得最優的機械性能及內部組織。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：1)模具設計及使用壽命；2)精鍛葉片的成形；3)避免高溫合金精鍛葉片鍛件，因較多火次預鍛、變形量不均勻導致的最終鍛件組織不均勻、殘余應力不均。

為解決上述問題，本發明的技術方案是：擠壓+鐓頭+預鍛+終鍛的鍛造方法，具體內容如下：

一種高溫合金精鍛葉片的鍛造方法，包括擠壓、鐓頭、預鍛、終鍛模具的制備，確定下料尺寸、擠桿件尺寸、鐓頭件尺寸(預鍛所需荒形的規格和尺寸)，預成型模鍛欠壓量的控制，鍛至終鍛所需的荒坯的尺寸，終鍛的整個過程。

1.制備終鍛模具，終鍛模具的型腔與鍛件外形相應，由上模和下模組成，分模面位于葉片橫截面的中心線處，此類分模屬于曲面分模，模具外形尺寸根據設備模座型腔大小及鍛件最大輪廓尺寸，選取180×120×120mm。

2.根據高溫合金精鍛渦輪葉片鍛件的結構特點確定預鍛所需的荒形形狀，如附圖1、附圖2。在擠壓成形時，擠壓前棒料的橫截面積用Ft表示，與擠壓后桿部的橫截面積用∑Ft表示，Ft與∑Ft的比值，稱為擠壓比，用Ψ表示：∑Ft的數值由精鍛渦輪葉片鍛件的葉身最大橫截面積乘以系數1.15可得，選取合適的擠壓比4，可計算出擠壓前棒料的橫截面積Ft，進而計算可得所需棒料的直徑規格，等體積轉換，可得所需棒料的長度規格。

3.制備預鍛模具，預鍛模具由上模和下模組成，分模面位于葉片橫截面的中心線處。預鍛模具的下模設有一個Φ10×10mm定位銷安裝凹槽，用于安裝定位銷，與其對應的預鍛模具的上模部位機加出Φ16×10mm的凹槽，以免定位銷干涉鍛造合模。型腔圓角設計比對應終鍛模具圓角加大1.5～3mm，葉身型腔設計原則：為終鍛均勻分配變形量，模具外形尺寸同終鍛模具；

4.制備鐓頭模具，陰模型腔尺寸按預鍛所需荒形頭部尺寸的長、寬各+1mm設計，沖頭與陰模間隙取自沖頭，單邊0.1～0.3mm。

5.制備擠壓模具，陰模型腔尺寸按所選棒料直徑尺寸+1mm設計，沖頭與陰模間隙取自沖頭，單邊0.1～0.3mm。