TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法技术

本发明专利技术公开了一种TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法，在一定程度上可以弥补目前TC17整体叶盘锻造对工艺要求高的问题。TC17整体叶盘锻造工艺要求高，锻件在机械加工环节中，对机械加工要求极高。如果机在加工叶片时，由于加工失误，就造成整个叶盘锻件报废，费时费力，经济费用高。现采用轮盘与叶片分离的锻造方式，叶片与压气机整体叶盘采用相同的等温β锻造方法，无论是锻造成形难度、还是对后续加工都有极大的帮助。

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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锻造
，涉及TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法。
技术介绍
TC17合金是一种富β稳定元素的α-β型两相钛合金，其名义成分为Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr，主要用于制造要求高强度的、大截面的航空发动机风扇盘、压气机盘、轴、离心叶轮和直升机桨榖、盘片整体件等转动零部件，淬透厚度达150mm。该合金既可以在β区变形，也可以在α+β区变形，并随后进行相应的热处理。通过热处理可以调整强度、塑性和韧性的匹配。与通用的两相钛合金相比有更高的强度、淬透性和抗蠕变能力；与β钛合金相比有低的密度和高的弹性模量、抗蠕变能力。同时，该合金能采用各种焊接方式进行焊接。本锻造方法在一定程度上可以弥补目前TC17整体叶盘锻造对工艺要求高的问题。TC17整体叶盘锻造工艺要求高，锻件在机械加工环节中，对机械加工要求极高。如果机在加工叶片时，由于加工失误，就造成整个叶盘锻件报废，费时费力，经济费用高。现采用轮盘与叶片分离的锻造方式，叶片与压气机整体叶盘采用相同的等温β锻造方法，无论是锻造成形难度、还是对后续加工都有极大的帮助。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：目前TC17整体叶盘锻造对工艺要求高的问题。本专利技术的技术方案是：TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法，包括如下步骤：步骤1：根据需要，切取相应长度的钛合金棒材料段，棱角倒圆角r，根据料段直径尺寸大小，选r＝10～25mm；步骤2：将步骤1料段加热并保温，由自由锻锤进行局部镦粗和拔长锻造，最终锻至T型荒坯，每个方向的变形量达到25％以上；步骤3：将步骤2的荒坯加热并保温，模锻锤分两火进行模锻，并保证每火次的变形量为30～40％，进行冷却；步骤4：将等温锻K3型模进行加热：以电炉功率为10％～20％的速率升温至200℃保温300min,以电炉功率为20％～30％的速率升温至400℃保温180min,然后以电炉功率为40％的速率升温至600℃保温240min,再以电炉功率为60％～70％的速率升温至750℃保温300min,最后以电炉功率为90％～100％的速率升温至相变点下40℃保温300min；步骤5：将预锻件按规定喷涂的要求喷涂后再进行加热保温，随后由等温锻设备进行等温β锻造，保证叶片榫头部位的变形量为40％以上，叶片型面部分变形量为50％～75％，最后进行冷却；步骤6：叶片锻件热处理后，由专用测具和样板进行检测，再进行探伤，最后完成锻造。本专利技术有益效果是：在等温条件下研究了线性摩擦焊风扇整体叶盘用TC17叶片锻件等温β锻造方法。通过等温锻造设备严格控制锻造温度和叶片整体的变形量分布，可以得到均匀的网篮组织，并且原始β晶界破碎，α相的形貌和尺寸均符合要求；通过等温锻造的模具设计，可以保证模具型腔的填充性，同时保证叶片外形尺寸；由于叶片与轮盘的分离式锻造，使得直接锻造叶片的总体经济性要好，而且叶片具有可替换性。附图说明图1为荒坯的结构示意图。图2为预锻荒型的结构示意图。具体实施方式1.前期基础研究在计算机模拟仿真的基础上，分别研究坯料不同几何参数和工艺参数配合下的实际生产试验结果。不同的几何参数和工艺参数有：绝对变形量；相对变形量；保温时间；锻压速度，并且在锻压过程中可以进行混合使用，冷却方式。2.预制坯尺寸、形状设计在确定了基本锻造参数的基础上，可以通过计算机模拟技术来设计和调整预制坯尺寸和形状。3.钛合金叶片等温模锻根据工厂关于等温锻造的模具设计手册以及叶片锻造的特点，合理设计等温锻模具。4.钛合金叶片等温锻件的热处理工艺的制定对于叶片的等温锻造的热处理方案，鉴于与以前生产方式的比较，此处还是采用标准规定的热处理工艺规范。具体锻造步骤如下所示：1.下料：1.1设备：锯床1.2标刻：熔炼炉号(或代号)1.3打磨：磨去毛料表面缺陷及端面毛刺，检验：检测工具：卷尺或卡尺、R规检测内容：检查坯料表面质量、标刻内容，测量下料实际尺寸2.坯料机加：车床2.1倒角：棒料两端面倒角R8～R10检验：检测工具：R规检测内容：检查倒角质量3.制坯：3.1加热：电炉应符合GJB904AⅢ及以上的要求3.1.1加热技术要求1)加热规范：加热温度为相变点下40℃，保温时间105分钟(保温系数：0.6～0.8mm/min)。按附图1荒形尺寸锻造L1、L2——荒型端部长、宽尺寸，尺寸分别控制在为150～170mm、120～130mm范围内；L3——荒型总长度为260～275mm；L4——荒型杆部长度(205～215mm)；L5——荒型杆部直径R1、R2——荒型过渡圆角半径(分别控制在：R20、R5)。3.2.1锻造技术要求：1)转移时间30秒2)终锻温度≥750℃3)允许2火内完成3.3冷却：空冷3.4标刻：熔炼炉号(或代号)、锭节号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过渡，打磨宽深比大于6检验：检测工具：卡尺、卷尺检测内容：锻件荒形尺寸、标刻内容4.预锻：4.1喷涂防护润滑剂：将干净坯料置于100～150℃的电炉中预热10～20分钟，出炉喷涂润滑剂。涂层要均匀，涂后标刻原有标记。润滑剂：FR35。4.2加热设备：电炉4.2.1加热技术要求：1)坯料加热规范：加热温度为相变点下40℃，保温时间90分钟，第二火次保温60分钟(保温系数：0.6～0.8mm/min)2)其余同工序3.1.24.3锻造：5T模锻锤模具预热200℃～350℃，预热时间≥12小时，模具润滑：机油+石墨或石墨乳模锻时，注意调整荒形的摆放位置4.3.1锻造技术要求4.3.1.2转移时间≤30秒。4.3.1.3锻造时坯料应放正，先轻击1～3锤，然后重击。4.3.1.4锻造过程中，如发现折叠、裂纹等缺陷，应立即停锻，排伤。4.3.2终锻温度＞750℃4.3.3锻造火次分为两火锻造，第一火是荒坯定位同时留有欠压40～50mm量，第二火锻造至附图2形状及尺寸注：叶型采用专用数据，其与榫头一周过渡的R控制位20～30mm,榫头锻造至L6(175～180mm)、L7(100～110mm)及L8(50～60mm)L6、L7、L8——叶片预锻荒型榫头部分的长、宽、高方向尺寸；4.4冷却：空冷4.5标刻：熔炼炉号、锭节号4.6铣毛边：火次间要求机加去除毛边，残留毛边3～5mm；最终火次残留毛边≤2mm。4.7吹砂：去除锻件表面污物4.8打磨：排除表面缺陷检验：检测工具：卡尺、卷尺检测内容：根据预锻模热锻件图检查锻件尺寸、标刻内容5坯料表面清理：5.1吹砂：清理干净坯料表面污渍，以利于缺陷的发现；5.2打磨：排除锻坯表面裂纹等缺陷检验：检查坯料表面质量6.坯料喷涂6.1预热：将坯料放入300±50℃的电炉中预热保温5～8min6.2喷涂：选用FR35对坯料表面进行喷涂或刷涂，涂层应均匀，涂层厚度0.2～0.3mm6.3标识：恢复锭节号、炉代号检验：检查坯料表面喷涂润滑剂质量及标识7等温模锻7.1模具安装及加热：模具加热时在上、下模之间加放数显表监测炉温1)模具采用专用等温锻K3型模。2)模具加热设备：电炉3)以电炉功率为10％～20％的速率升温至200℃保温300min,以电炉功率为20％～30％的速率升温至400℃保温180min,然后以电炉功率为40％的速率升本文档来自技高网...

【技术保护点】
TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法，包括如下步骤：步骤1：根据需要，切取相应长度的钛合金棒材料段，棱角倒圆角r，根据料段直径尺寸大小，选r＝10～25mm；步骤2：将步骤1料段加热并保温，由自由锻锤进行局部镦粗和拔长锻造，最终锻至T型荒坯，每个方向的变形量达到25％以上；步骤3：将步骤2的荒坯加热并保温，模锻锤分两火进行模锻，并保证每火次的变形量为30～40％，进行冷却；步骤4：将等温锻K3型模进行加热：以电炉功率为10％～20％的速率升温至200℃保温300min,以电炉功率为20％～30％的速率升温至400℃保温180min,然后以电炉功率为40％的速率升温至600℃保温240min,再以电炉功率为60％～70％的速率升温至750℃保温300min,最后以电炉功率为90％～100％的速率升温至相变点下40℃保温300min；步骤5：将预锻件按规定喷涂的要求喷涂后再进行加热保温，随后由等温锻设备进行等温β锻造，在锻件下压量的前80％内，锻压速度按0.1mm/s控制，后20％，锻压速度按0.05mm/s控制，保证叶片榫头部位的变形量为40％以上，叶片型面部分变形量为50％～75％，最后进行冷却；步骤6：叶片锻件热处理后，由专用测具和样板进行检测，再进行探伤，最后完成锻造。...

【技术特征摘要】
1.TC17钛合金叶片等温β锻的锻造方法，包括如下步骤：步骤1：根据需要，切取相应长度的钛合金棒材料段，棱角倒圆角r，根据料段直径尺寸大小，选r＝10～25mm；步骤2：将步骤1料段加热并保温，由自由锻锤进行局部镦粗和拔长锻造，最终锻至T型荒坯，每个方向的变形量达到25％以上；步骤3：将步骤2的荒坯加热并保温，模锻锤分两火进行模锻，并保证每火次的变形量为30～40％，进行冷却；步骤4：将等温锻K3型模进行加热：以电炉功率为10％～20％的速率升温至200℃保温300min,以电炉功率为20％～30％的速率升温至400℃保温180min,然后以...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀胜利，段辉，秦卫东，薛强，李毅，曾卫东，
申请(专利权)人：陕西宏远航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61