[發明專利]一種鈦合金法蘭盤鍛件的鍛造方法

在審

• 申請號: 202011558020.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112872261A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 馮德文;郝宏斌;何力;王維維;李元;索娟娣
• 申請（專利權）人: 陜西宏遠航空鍛造有限責任公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

本發明屬于鈦合金法蘭盤鍛件鍛造成型技術領域，涉及一種鈦合金法蘭盤鍛件的鍛造方法，包括閉式制坯、終鍛模具的制備，確定下料尺寸、制坯件尺寸(終鍛所需荒形的規格和尺寸)，終鍛模鍛變形量的控制，終鍛的過程。本發明采用閉式模具的方式進行荒形生產，最大程度的提高材料利用率(材料利用率高達95％以上)，荒形尺寸的穩定性，并縮短了生產周期，節省鍛造成本，保證了終鍛成型后低倍流線的完整性，提高了法蘭盤鍛件綜合性能，能夠生產出組織均勻、綜合性能的法蘭盤鍛件。

技術領域

本發明屬于鈦合金法蘭盤鍛件鍛造成型技術領域，涉及一種鈦合金法蘭盤鍛件的鍛造方法，適用于常見鈦合金。

背景技術

鈦合金法蘭盤鍛件是一種常見航空零件，現有技術在前期生產過程中，一般是采用自由鍛制坯+模鍛的方法。自由鍛制坯方法，荒形尺寸一致性差，表面質量差，且變形量不易控制。此種成型方法造成60％～70％的材料浪費，且尺寸、性能不穩定，并在終鍛完成后有低倍流線不完整的風險。

目前閉式鍛造多用于普通鋼的多向模鍛，較多應用于民用市場，對鍛件金相組織和力學性能幾乎不做要求，只需保證輪廓和尺寸；鈦合金屬于難變形貴重金屬，多應用于航空航天領域，零件都在高溫、高壓的惡劣環境中工作，因此對金相和力學性能有嚴格要求，鈦合金對鍛造溫度敏感，變形抗力大，金屬流動性差，不合理的閉式模鍛很容易出現局部變形量過大，導致其局部組織會產生過熱，從而導致形成針狀的魏氏組織或網籃組織，所以目前鈦合金材質閉式模鍛沒有得到廣泛推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：(1)荒形設計；(2)閉式模具、終鍛模具設計；(3)鍛件的成型；(4)避免鈦合金法蘭盤鍛件，因終鍛變形后變形量不均勻導致的最終鍛件高、低倍組織不均勻。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一種鈦合金法蘭盤鍛件的鍛造方法，包括閉式模具制坯、終鍛模具的制備，確定下料尺寸、制坯件尺寸，終鍛；制坯件尺寸是指終鍛所需坯件的規格和尺寸。

具體步驟如下：

步驟1：制備終鍛模具，終鍛模具的型腔與法蘭盤鍛件外形相對應，終鍛模具由上模和下模組成，模具尺寸根據設備模座型腔大小及鍛件最大輪廓尺寸確定；

步驟2：由于鈦合金法蘭盤鍛件的結構特點具有：鍛件上桿部、盤部、下桿部直徑相差較大；采用自由鍛分料火次多，荒形尺寸不穩定，且無法保證流線完整性；采用普通模鍛方法上下桿部不易充滿，且材料利用率太低；故確定如下鍛造工藝：

閉式制坯+終鍛；

終鍛所需的坯件，該坯件的桿部直徑尺寸按鍛件圖尺寸設計，坯件餅部高度h＝H/(1-ω％)，坯件直徑φ_b＝√((1.1～1.2)*φ²*H/h)，所需棒料的直徑規格φ_a＝φ_b-(1～3)，坯件等體積轉換，進而計算可得所需棒料長度規格L_a；

其中，φ：鍛件餅部直徑，mm；φ_b：坯件餅部直徑，mm；h：坯件餅部高度，mm，H：鍛件餅部高度，mm；φ_a：棒料直徑，mm；L_a：棒料長度，mm；ω％：坯件餅部變形量。

步驟3：制備閉式模具：

a、鍛件桿部直徑大的部分設計為上模，桿部直徑小的設計為下模；

b、下模設置排氣孔，排氣、防止反向毛刺過大模具悶死；

c、根據計算機數值模擬結合鈦合金材料特性，此閉式模具采用反向擠壓，可有效降低下模型腔高度，使鍛造后荒形高度尺寸大于下模-型腔高度，即有利于鍛件成形，又有助于鍛件順利脫模。鍛造后荒形形可使用鉗子直接取出，無需頂出機構。