一种大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型方法技术

针对大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型问题，本发明专利技术公开了一种“模锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型方法
：本专利技术涉及大型GH4169合金直接时效盘模锻件的锻造成型方法，特别是投影面积大于0.2m2且晶粒度要求10级的盘形锻件。
技术介绍
：GH4169合金是一种以体心四方的γ＂和面心立方的γ＇相沉淀强化的镍基高温合金，主要应用于航空航天装备的关键承力零件，这些关键承力零件制造时所用的锻件对性能有着很高的要求，对于某些发动机核心部位的关键承力零件，要求GH4169合金锻造完热处理后的晶粒度达到10级，而常规锻造完后，固溶时效热处理几乎达不到10级的晶粒度要求，即使采用直接时效热处理工艺，也由于常规的自由锻制坯中火次较多，变形量不可控的原因而导致工艺不稳定(晶粒细化的关键在于锻造工艺中对加热和变形量的控制，而自由锻难以控制)，因此若采用传统的“自由锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，最终产品质量不稳定，不能稳定的达到10级晶粒度要求。传统的GH4169合金盘类在直接时效处理前的模锻件采取“自由锻制坯+模锻”的方式完成，通常有以下两种典型工艺路线：一种是：镦饼→冲孔→马扩→扩孔(环坯)→模锻，这种工艺由于锻造工艺环节和火次较多，且马扩过程的多次小变形会导致坯料组织的不均匀，较难达到环坯8级以上晶粒度要求。第二种是：镦饼→冲孔→扩孔(环坯)→模锻，这种方案优点是去除了马扩工序，提高效率，同时由于扩孔环节变形量的增加提高环坯的组织水平；缺点是去除马扩以后，增加了扩孔的难度，即扩孔一火完成40％以上的变形量，设备能力要求较高，工艺的操作性需要考虑；以上两种工艺方案由于涉及到自由锻工艺，受人为因素影响较大，产品质量不稳定，故很难满足锻件尺寸及综合组织性能要求。本专利技术公开了一种“模锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了成本。本专利技术的技术问题是：对于大型GH4169合金直接时效盘模锻件的锻造成型，若采用传统的“自由锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，最终产品质量不稳定，不能稳定的达到10级晶粒度要求。技术方案：步骤1预制坯，采用模锻成型的方式完成镦饼和冲孔工序，通过模具控制变形量在50％到55％之间，通过机加工来去除冲孔芯料，提高环坯尺寸和冶金质量一致性；步骤2预成型，采用模锻胀孔完成扩孔工序，通过模具控制变形量在20％到25％之间；步骤3模锻成型，利用终锻模具一火成型，通过模具控制变形量在30％到35％之间；步骤4模锻成型完成后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。本专利技术的有益效果是：采用模锻成型代替自由锻镦饼、冲孔，提高了工艺稳定性；采用模锻胀孔代替环轧，合理分配和控制变形量，提高了环坯性能；总体来说，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了制造成本。具体案例实施方式以下将结合实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述：本专利技术所述的大型GH4169合金直接时效盘锻件，外径φ681mm，内径φ374mm，投影面积约为0.25m2，锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合xx-0515标准的要求(晶粒度要求10级)。其锻造步骤详细如下：第一步设计镦饼的型模，在型模的上下中心部位增加冲头，将棒材直接放进型模中，锤击至一定的高度，使坯料刚好充满型腔(不出毛边)，完成预制坯成型。第二步通过机加工的方式将预制坯中心的腹板部分机加掉，至此实现传统工艺中镦饼、冲孔两个工序所要完成的工作，该工序变形量达到50％以上，晶粒度能提高2～2.5级。第三步设计预成型模具，该模具的下模有一个锥形的芯子，芯子具有两种斜度，上方为15度，下方为10度，目的是通过锥形芯子的斜度来胀孔，实现传统扩孔工序所要完成的工作，该工序变形量较小，通过模具控制变形量在20％到25％之间，主要是使晶粒不再长大。第四步完成预成型工序后，荒坯直接放入终锻模具型腔中，完成模锻最终成型，该工序变形量达到30％以上，晶粒能细化1～1.5级。第五步模锻成型完成后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。该工艺的锻造工序均一火完成，在满足锻件成型的基础上，经测试，最终能稳定得到满足标准要求的显微组织(10级晶粒度)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1预制坯，采用模锻成型的方式完成镦饼和冲孔工序，通过模具控制变形量在50%到55%之间，通过机加来去除冲孔芯料，提高环坯尺寸和冶金质量一致性；步骤2预成型，采用模锻胀孔完成扩孔工序，通过模具控制变形量在20%到25%之间；步骤3模锻成型，利用终锻模具一火成型，通过模具控制变形量在30%到35%之间；步骤4模锻最终成型后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。

【技术特征摘要】
1.一种大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1预制坯，采用模锻成型的方式完成镦饼和冲孔工序，通过模具控制变形量在50％到55％之间，通过机加工来去除冲孔芯料，提高环坯尺寸和冶金质量一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛智勇，翟江波，黄之益，苏灵锐，吕晓红，
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