TC17鈦合金葉片等溫β鍛的鍛造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種TC17鈦合金葉片等溫β鍛的鍛造方法，在一定程度上可以彌補目前TC17整體葉盤鍛造對工藝要求高的問題。TC17整體葉盤鍛造工藝要求高，鍛件在機械加工環(huán)節(jié)中，對機械加工要求極高。如果機在加工葉片時，由于加工失誤，就造成整個葉盤鍛件報廢，費時費力，經(jīng)濟費用高。現(xiàn)采用輪盤與葉片分離的鍛造方式，葉片與壓氣機整體葉盤采用相同的等溫β鍛造方法，無論是鍛造成形難度、還是對后續(xù)加工都有極大的幫助。

Forging method for isothermal beta forging of TC17 titanium alloy blade

The invention discloses a forging method of TC17 titanium alloy blade isothermal beta forging, to a certain extent, it can make up for the problems of the current TC17 integral blade forging process. TC17 integral blade forging process requires high, forgings in the machining process, the machining requirements of high. If the machine in the process of blade, due to processing errors, resulting in the entire blade plate scrap, time-consuming and laborious, high economic costs. The present invention adopts the forging method of separating the disc and blade, and the blade is the same isothermal forging method with the integral blade plate of the compressor.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鍛造
，涉及TC17鈦合金葉片等溫β鍛的鍛造方法。
技術(shù)介紹
TC17合金是一種富β穩(wěn)定元素的α-β型兩相鈦合金，其名義成分為Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr，主要用于制造要求高強度的、大截面的航空發(fā)動機風扇盤、壓氣機盤、軸、離心葉輪和直升機槳榖、盤片整體件等轉(zhuǎn)動零部件，淬透厚度達150mm。該合金既可以在β區(qū)變形，也可以在α+β區(qū)變形，并隨后進行相應(yīng)的熱處理。通過熱處理可以調(diào)整強度、塑性和韌性的匹配。與通用的兩相鈦合金相比有更高的強度、淬透性和抗蠕變能力；與β鈦合金相比有低的密度和高的彈性模量、抗蠕變能力。同時，該合金能采用各種焊接方式進行焊接。本鍛造方法在一定程度上可以彌補目前TC17整體葉盤鍛造對工藝要求高的問題。TC17整體葉盤鍛造工藝要求高，鍛件在機械加工環(huán)節(jié)中，對機械加工要求極高。如果機在加工葉片時，由于加工失誤，就造成整個葉盤鍛件報廢，費時費力，經(jīng)濟費用高。現(xiàn)采用輪盤與葉片分離的鍛造方式，葉片與壓氣機整體葉盤采用相同的等溫β鍛造方法，無論是鍛造成形難度、還是對后續(xù)加工都有極大的幫助。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：目前TC17整體葉盤鍛造對工藝要求高的問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：TC17鈦合金葉片等溫β鍛的鍛造方法，包括如下步驟：步驟1：根據(jù)需要，切取相應(yīng)長度的鈦合金棒材料段，棱角倒圓角r，根據(jù)料段直徑尺寸大小，選r＝10～25mm；步驟2：將步驟1料段加熱并保溫，由自由鍛錘進行局部鐓粗和拔長鍛造，最終鍛至T型荒坯，每個方向的變形量達到25％以上；步驟3：將步驟2的荒坯加熱并保溫，模鍛錘分兩火進行模鍛，并保證每火次的變形量為30～40％，進行冷卻；步驟4：將等溫鍛K3型模進行加熱：以電爐功率為10％～20％的速率升溫至200℃保溫300min,以電爐功率為20％～30％的速率升溫至400℃保溫180min,然后以電爐功率為40％的速率升溫至600℃保溫240min,再以電爐功率為60％～70％的速率升溫至750℃保溫300min,最后以電爐功率為90％～100％的速率升溫至相變點下40℃保溫300min；步驟5：將預(yù)鍛件按規(guī)定噴涂的要求噴涂后再進行加熱保溫，隨后由等溫鍛設(shè)備進行等溫β鍛造，保證葉片榫頭部位的變形量為40％以上，葉片型面部分變形量為50％～75％，最后進行冷卻；步驟6：葉片鍛件熱處理后，由專用測具和樣板進行檢測，再進行探傷，最后完成鍛造。本專利技術(shù)有益效果是：在等溫條件下研究了線性摩擦焊風扇整體葉盤用TC17葉片鍛件等溫β鍛造方法。通過等溫鍛造設(shè)備嚴格控制鍛造溫度和葉片整體的變形量分布，可以得到均勻的網(wǎng)籃組織，并且原始β晶界破碎，α相的形貌和尺寸均符合要求；通過等溫鍛造的模具設(shè)計，可以保證模具型腔的填充性，同時保證葉片外形尺寸；由于葉片與輪盤的分離式鍛造，使得直接鍛造葉片的總體經(jīng)濟性要好，而且葉片具有可替換性。附圖說明圖1為荒坯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為預(yù)鍛荒型的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式1.前期基礎(chǔ)研究在計算機模擬仿真的基礎(chǔ)上，分別研究坯料不同幾何參數(shù)和工藝參數(shù)配合下的實際生產(chǎn)試驗結(jié)果。不同的幾何參數(shù)和工藝參數(shù)有：絕對變形量；相對變形量；保溫時間；鍛壓速度，并且在鍛壓過程中可以進行混合使用，冷卻方式。2.預(yù)制坯尺寸、形狀設(shè)計在確定了基本鍛造參數(shù)的基礎(chǔ)上，可以通過計算機模擬技術(shù)來設(shè)計和調(diào)整預(yù)制坯尺寸和形狀。3.鈦合金葉片等溫模鍛根據(jù)工廠關(guān)于等溫鍛造的模具設(shè)計手冊以及葉片鍛造的特點，合理設(shè)計等溫鍛模具。4.鈦合金葉片等溫鍛件的熱處理工藝的制定對于葉片的等溫鍛造的熱處理方案，鑒于與以前生產(chǎn)方式的比較，此處還是采用標準規(guī)定的熱處理工藝規(guī)范。具體鍛造步驟如下所示：1.下料：1.1設(shè)備：鋸床1.2標刻：熔煉爐號(或代號)1.3打磨：磨去毛料表面缺陷及端面毛刺，檢驗：檢測工具：卷尺或卡尺、R規(guī)檢測內(nèi)容：檢查坯料表面質(zhì)量、標刻內(nèi)容，測量下料實際尺寸2.坯料機加：車床2.1倒角：棒料兩端面倒角R8～R10檢驗：檢測工具：R規(guī)檢測內(nèi)容：檢查倒角質(zhì)量3.制坯：3.1加熱：電爐應(yīng)符合GJB904AⅢ及以上的要求3.1.1加熱技術(shù)要求1)加熱規(guī)范：加熱溫度為相變點下40℃，保溫時間105分鐘(保溫系數(shù)：0.6～0.8mm/min)。按附圖1荒形尺寸鍛造L1、L2——荒型端部長、寬尺寸，尺寸分別控制在為150～170mm、120～130mm范圍內(nèi)；L3——荒型總長度為260～275mm；L4——荒型桿部長度(205～215mm)；L5——荒型桿部直徑R1、R2——荒型過渡圓角半徑(分別控制在：R20、R5)。3.2.1鍛造技術(shù)要求：1)轉(zhuǎn)移時間30秒2)終鍛溫度≥750℃3)允許2火內(nèi)完成3.3冷卻：空冷3.4標刻：熔煉爐號(或代號)、錠節(jié)號3.5吹砂：清除荒形表面污物。3.6打磨：排除表面缺陷并光滑過渡，打磨寬深比大于6檢驗：檢測工具：卡尺、卷尺檢測內(nèi)容：鍛件荒形尺寸、標刻內(nèi)容4.預(yù)鍛：4.1噴涂防護潤滑劑：將干凈坯料置于100～150℃的電爐中預(yù)熱10～20分鐘，出爐噴涂潤滑劑。涂層要均勻，涂后標刻原有標記。潤滑劑：FR35。4.2加熱設(shè)備：電爐4.2.1加熱技術(shù)要求：1)坯料加熱規(guī)范：加熱溫度為相變點下40℃，保溫時間90分鐘，第二火次保溫60分鐘(保溫系數(shù)：0.6～0.8mm/min)2)其余同工序3.1.24.3鍛造：5T模鍛錘模具預(yù)熱200℃～350℃，預(yù)熱時間≥12小時，模具潤滑：機油+石墨或石墨乳模鍛時，注意調(diào)整荒形的擺放位置4.3.1鍛造技術(shù)要求4.3.1.2轉(zhuǎn)移時間≤30秒。4.3.1.3鍛造時坯料應(yīng)放正，先輕擊1～3錘，然后重擊。4.3.1.4鍛造過程中，如發(fā)現(xiàn)折疊、裂紋等缺陷，應(yīng)立即停鍛，排傷。4.3.2終鍛溫度＞750℃4.3.3鍛造火次分為兩火鍛造，第一火是荒坯定位同時留有欠壓40～50mm量，第二火鍛造至附圖2形狀及尺寸注：葉型采用專用數(shù)據(jù)，其與榫頭一周過渡的R控制位20～30mm,榫頭鍛造至L6(175～180mm)、L7(100～110mm)及L8(50～60mm)L6、L7、L8——葉片預(yù)鍛荒型榫頭部分的長、寬、高方向尺寸；4.4冷卻：空冷4.5標刻：熔煉爐號、錠節(jié)號4.6銑毛邊：火次間要求機加去除毛邊，殘留毛邊3～5mm；最終火次殘留毛邊≤2mm。4.7吹砂：去除鍛件表面污物4.8打磨：排除表面缺陷檢驗：檢測工具：卡尺、卷尺檢測內(nèi)容：根據(jù)預(yù)鍛模熱鍛件圖檢查鍛件尺寸、標刻內(nèi)容5坯料表面清理：5.1吹砂：清理干凈坯料表面污漬，以利于缺陷的發(fā)現(xiàn)；5.2打磨：排除鍛坯表面裂紋等缺陷檢驗：檢查坯料表面質(zhì)量6.坯料噴涂6.1預(yù)熱：將坯料放入300±50℃的電爐中預(yù)熱保溫5～8min6.2噴涂：選用FR35對坯料表面進行噴涂或刷涂，涂層應(yīng)均勻，涂層厚度0.2～0.3mm6.3標識：恢復(fù)錠節(jié)號、爐代號檢驗：檢查坯料表面噴涂潤滑劑質(zhì)量及標識7等溫模鍛7.1模具安裝及加熱：模具加熱時在上、下模之間加放數(shù)顯表監(jiān)測爐溫1)模具采用專用等溫鍛K3型模。2)模具加熱設(shè)備：電爐3)以電爐功率為10％～20％的速率升溫至200℃保溫300min,以電爐功率為20％～30％的速率升溫至400℃保溫180min,然后以電爐功率為40％的速率升本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
TC17鈦合金葉片等溫β鍛的鍛造方法，包括如下步驟：步驟1：根據(jù)需要，切取相應(yīng)長度的鈦合金棒材料段，棱角倒圓角r，根據(jù)料段直徑尺寸大小，選r＝10～25mm；步驟2：將步驟1料段加熱并保溫，由自由鍛錘進行局部鐓粗和拔長鍛造，最終鍛至T型荒坯，每個方向的變形量達到25％以上；步驟3：將步驟2的荒坯加熱并保溫，模鍛錘分兩火進行模鍛，并保證每火次的變形量為30～40％，進行冷卻；步驟4：將等溫鍛K3型模進行加熱：以電爐功率為10％～20％的速率升溫至200℃保溫300min,以電爐功率為20％～30％的速率升溫至400℃保溫180min,然后以電爐功率為40％的速率升溫至600℃保溫240min,再以電爐功率為60％～70％的速率升溫至750℃保溫300min,最后以電爐功率為90％～100％的速率升溫至相變點下40℃保溫300min；步驟5：將預(yù)鍛件按規(guī)定噴涂的要求噴涂后再進行加熱保溫，隨后由等溫鍛設(shè)備進行等溫β鍛造，在鍛件下壓量的前80％內(nèi)，鍛壓速度按0.1mm/s控制，后20％，鍛壓速度按0.05mm/s控制，保證葉片榫頭部位的變形量為40％以上，葉片型面部分變形量為50％～75％，最后進行冷卻；步驟6：葉片鍛件熱處理后，由專用測具和樣板進行檢測，再進行探傷，最后完成鍛造。...

【技術(shù)特征摘要】
1.TC17鈦合金葉片等溫β鍛的鍛造方法，包括如下步驟：步驟1：根據(jù)需要，切取相應(yīng)長度的鈦合金棒材料段，棱角倒圓角r，根據(jù)料段直徑尺寸大小，選r＝10～25mm；步驟2：將步驟1料段加熱并保溫，由自由鍛錘進行局部鐓粗和拔長鍛造，最終鍛至T型荒坯，每個方向的變形量達到25％以上；步驟3：將步驟2的荒坯加熱并保溫，模鍛錘分兩火進行模鍛，并保證每火次的變形量為30～40％，進行冷卻；步驟4：將等溫鍛K3型模進行加熱：以電爐功率為10％～20％的速率升溫至200℃保溫300min,以電爐功率為20％～30％的速率升溫至400℃保溫180min,然后以...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：冀勝利，段輝，秦衛(wèi)東，薛強，李毅，曾衛(wèi)東，
申請(專利權(quán))人：陜西宏遠航空鍛造有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61