一种GH4169静子叶片闭式模锻方法技术

本发明专利技术公开了一种GH4169静子叶片闭式模锻方法，目的在于，简化工艺流程，节约成本，同时确保零件性能，所采用的技术方案为：根据静子叶片零件分别对锻件的叶盆型面、叶背型面、锻件的截面形状和锻件长度进行设计，然后根据锻件的形状设计闭式模具，上模型腔按照锻件叶盆型面设计，下模型腔按照锻件叶背型面设计，且上模凸起高度与下模凹进高度相同，上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合；通过计算GH4169坯料的直径和长度，使坯料规格合适，并结合闭式模具无毛边的设计，避免了规格过大损坏模具，或者规格过小锻件不能充满模具的问题，坯料进过加热保温后进行锻造得到锻件，锻件经过表面清理和热处理后得到GH4169静子叶片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锻造
，具体涉及一种GH4169静子叶片闭式模锻方法。
技术介绍
GH4169材料在新一代发动机中被广泛使用，尤其是叶片类零件，这些零件需要通过锻造，保证较高的冶金组织指标。锻件的晶粒度要求7级或更细，锻件δ(Ni3Nb)相应为棒状或颗粒状。锻件生产周期长，需要派制大量的工装，锻件冶金性能指标不稳定。现有的锻造方法，制造过程包括挤压、终锻、切毛边、热处理。采用多套模具，包括挤压模具、终锻模具、切边模具，锻造叶片制造成本高，采用的模具数量多，造成制造成本较高，不适用于小批次、短制造周期，且工艺过程较为复杂。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种简化了工艺流程，节约了成本，同时确保零件性能的GH4169静子叶片闭式模锻方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案为：包括以下步骤：1)根据静子叶片零件分别对锻件的叶盆型面、叶背型面、锻件的截面形状和锻件长度进行设计；2)根据锻件的形状设计闭式模具，包括上模和下模，上模型腔按照锻件叶盆型面设计，下模型腔按照锻件叶背型面设计，且上模凸起高度与下模凹进高度相同，上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合；3)计算GH4169坯料的直径和长度，制备坯料；4)对坯料进行加热保温；5)将坯料放入闭式模具的下模模角，沿纵向压扁至直径的0.7～0.8倍，然后将压扁的坯料沿轴线转90°放入下模型腔连续锤击，保证上、下模具打靠，锻件成型；6)对成型的锻件进行表面清理；7)对锻件进行固溶热处理后，即得到GH4169静子叶片。所述步骤1)中锻件的设计具体包括：锻件厚度方向沿静子叶片的叶盆型面和叶背型面分别向外法向加放3mm的余量，得到锻件的叶盆型面和叶背型面；锻件弦宽方向沿静子叶片的进边和排边分别向外延伸3mm后，在得到的圆弧上自叶背方向往叶盆方向做切线，角度为5°，并与叶盆型面延伸相交，得到锻件的截面形状；锻件长度方向沿静子叶片长度两端分别向外延伸4mm，即完成锻件设计。所述步骤2)中上模型腔凸出模具基准面高度15mm～20mm，下模型腔凹进下模基准面15mm～20mm。所述步骤2)中在上模凸起和下模凹进的侧壁设置呈5°倾角的拔模斜度。所述步骤2)中上模和下模型腔在长度方向，按照锻件长度尺寸加5mm余量。所述步骤3)中坯料直径A为静子叶片锻件的横截面面积；坯料的长度L按照体积不变原则进行计算，L＝4V/(3.14D2)，V为叶片锻件的体积。所述步骤4)中对坯料采用高温箱式电炉加热，保温温度1010±10℃，保温时间按照(1.0～1.2)min/mm计算。所述步骤5)中采用液模锻锤对坯料进行锻造，且锻造前闭式模具的型腔均匀涂抹有水基石墨润滑剂。所述步骤6)中对成型锻件采用抛丸处理，清理锻件表面氧化皮。所述步骤7)中采用高温电炉对锻件进行固溶热处理，保温温度965±10℃，保温60分钟后空冷。与现有技术相比，本专利技术根据静子叶片零件分别对锻件的叶盆型面、叶背型面、锻件的截面形状和锻件长度进行设计，然后根据锻件的形状设计闭式模具，上模型腔按照锻件叶盆型面设计，下模型腔按照锻件叶背型面设计，且上模凸起高度与下模凹进高度相同，上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合，既能够起到控制锻件错移，又能够防止毛边产生；通过计算GH4169坯料的直径和长度，使坯料规格合适，并结合闭式模具无毛边的设计，避免了规格过大损坏模具，或者规格过小锻件不能充满模具的问题，坯料进过加热保温后进行锻造得到锻件，锻件经过表面清理和热处理后得到GH4169静子叶片，本专利技术只采用了一套锻造模具就能够完成锻造，成本较低，简化了工艺流程，且保证了零件性能，特别适于小批次、短制造周期的作业场景。本专利技术得到的GH4169静子叶片变形一致，叶片锻件榫头和叶身晶粒度可均匀达到10级，δ(Ni3Nb)相应为颗粒状，锻件生产周期缩短3倍，只需要一套锻模，大大节约了制造成本。进一步，在上模凸起和下模凹进的侧壁设置5°的拔模斜度，便于出模，上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合，既可以起到控制锻件错移，又可以防止毛边产生形成闭式模具，上、下模型腔在长度方向，按照锻件长度尺寸再加放5mm，使模腔在长度方向留有一定的间隙，锻造时确保模具型腔不被撑裂。进一步，由于本专利技术方法采用闭式模锻，因此对坯料规格要严格计算，严格控制坯料的直径和长度，避免了规格太大，由于无毛边设计容易损坏模具的问题；或者规格太小，锻件不能充满的问题。附图说明图1为零件图加放余量后得到的锻件图，图中双点划线为叶片零件示意图，实线表示锻件示意图，自叶背方向往叶盆方向做切线，角度θ为5°；图2为闭式模具的结构示意图，1-上模、2-下模、3-型腔。具体实施方式下面结合具体的实施例和说明书附图对本专利技术作进一步的解释说明。本专利技术方法主要包括锻件设计、闭式模具设计及工艺路线的制定，主要工艺路线为：坯料计算、加热、闭式模锻、清理和热处理。具体如下：1、锻件设计：参见图1，叶片厚度方向：按照静子叶片零件叶盆、叶背型面各向外法向加放3mm的余量，得到锻件的叶盆、叶背面；叶片弦宽方向：按照静子叶片零件的进、排边各向外延伸3mm后，在得到的圆弧上自叶背方向往叶盆方向做切线，角度为5°，并于锻件叶盆型面延伸相交，得到静子叶片锻件截面形状；叶片长度方向：按照静子叶片零件长度两端各向外延伸4mm得到叶片锻件；图1为在零件图加放余量后得到的锻件图；2、闭式模具设计：参见图2，包括上模1和下模2，闭式模腔3部分：上模型腔按照锻件叶盆面设计，并凸出模具基准面高度15mm～20mm；下模型腔按照锻件叶背型面设计，并凹进下模基准面15mm～20mm，上模凸起高度与下模凹进高度应保持一致；在上模凸起和下模凹进的侧壁按照5°设计，此角度为拔模斜度；上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合，既可以起到控制锻件错移，又可以防止毛边产生形成闭式模具；上、下模型腔在长度方向，按照锻件长度尺寸再加放5mm，使模腔在长度方向留有一定的间隙，确保模具型腔不被撑裂。3、坯料计算：由于采用闭式模锻，因此对坯料规格要严格计算，规格太大，由于无毛边设计，容易损坏模具；规格太小，锻件不能充满，坯料的直径按原始叶片的锻件横截面积计算：坯料直径A为叶片锻件的横截面面积；坯料的长度L按照体积不变进行计算，L＝4V/(3.14D2)，V为叶片锻件的体积4、坯料加热：坯料规格小于φ40mm，无需预热，选用高温箱式电炉加热，保温温度1010±10℃，保温时间按照(1.0～1.2)min/mm计算执行；5、闭式模锻：选用电液模锻锤进行锻造，锻件生产前用水基石墨润滑剂均匀涂抹模具型腔，将坯料放在下模模角，沿纵向压扁至直径的0.7～0.8倍，然后将压扁的坯料沿轴线转90°放入下模型腔，连续锤击三次，保证上下模具打靠，锻件成型；6、清理：对锻件进行抛丸清理，清除锻件表面少量氧化皮；7、热处理：选用高温电炉进行固溶热处理，保温温度965±10℃，保温60分钟后空冷，即得到GH4169静子叶片。本专利技术变形一致，叶片锻件榫头和叶身晶粒度可均匀达到10级，δ(Ni3Nb)相应为颗粒状，锻件生产周期缩短3倍，只需要一套锻模，大大节约了制造成本。实施例一：1、锻件设计：按照图1，叶片厚度方向：按照静子叶片零件叶盆、叶背型面各向外法向加放3mm的余量，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GH4169静子叶片闭式模锻方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据静子叶片零件分别对锻件的叶盆型面、叶背型面、锻件的截面形状和锻件长度进行设计；2)根据锻件的形状设计闭式模具，包括上模和下模，上模型腔按照锻件叶盆型面设计，下模型腔按照锻件叶背型面设计，且上模凸起高度与下模凹进高度相同，上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合；3)计算GH4169坯料的直径和长度，制备坯料；4)对坯料进行加热保温；5)将坯料放入闭式模具的下模模角，沿纵向压扁至直径的0.7～0.8倍，然后将压扁的坯料沿轴线转90°放入下模型腔连续锤击，保证上、下模具打靠，锻件成型；6)对成型的锻件进行表面清理；7)对锻件进行固溶热处理后，即得到GH4169静子叶片。

【技术特征摘要】
1.一种GH4169静子叶片闭式模锻方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据静子叶片零件分别对锻件的叶盆型面、叶背型面、锻件的截面形状和锻件长度进行设计；2)根据锻件的形状设计闭式模具，包括上模和下模，上模型腔按照锻件叶盆型面设计，下模型腔按照锻件叶背型面设计，且上模凸起高度与下模凹进高度相同，上模凸台和下模凹槽两侧面侧壁贴合；3)计算GH4169坯料的直径和长度，制备坯料；4)对坯料进行加热保温；5)将坯料放入闭式模具的下模模角，沿纵向压扁至直径的0.7～0.8倍，然后将压扁的坯料沿轴线转90°放入下模型腔连续锤击，保证上、下模具打靠，锻件成型；6)对成型的锻件进行表面清理；7)对锻件进行固溶热处理后，即得到GH4169静子叶片。2.根据权利要求1所述的一种GH4169静子叶片闭式模锻方法，其特征在于，所述步骤1)中锻件的设计具体包括：锻件厚度方向沿静子叶片的叶盆型面和叶背型面分别向外法向加放3mm的余量，得到锻件的叶盆型面和叶背型面；锻件弦宽方向沿静子叶片的进边和排边分别向外延伸3mm后，在得到的圆弧上自叶背方向往叶盆方向做切线，角度为5°，并与叶盆型面延伸相交，得到锻件的截面形状；锻件长度方向沿静子叶片长度两端分别向外延伸4mm，即完成锻件设计。3.根据权利要求1所述的一种GH4169静子叶片闭式模锻方法，其特征在于，所述步骤2)中上模型腔凸出模具基准面高度15mm～20m...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕小茹，杨辉，孙雪松，徐昌，尹喜刚，姚文广，王世泽，阮楠，
申请(专利权)人：中航动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61