α-β相钛合金饼坯的镦粗方法技术

本发明专利技术公开了一种α-β相钛合金饼坯的镦粗方法，其步骤为：先将α-β相钛合金棒材按常规方法镦粗，使其变形量达到25％～35％；再使用专用工装对中间饼坯的端面进行局部变形。该方法能够有效地消除常规镦粗方法中出现的变形死区等缺陷，能够有效地提高α-β相钛合金饼坯的组织均匀性，从而提高锻件的性能。该方法用于α-β相钛合金饼坯的镦粗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种饼坯的镦粗方法，特别是涉及了α-β相钛合金饼坯的镦粗方法。
技术介绍
镦粗是采用锻压机将金属材料的高度减小而横截面增大的锻造工艺，是锻造行业的一道重要而又最基本的工序，能够为后续工序，如自由锻、模锻、环轧等提供坯料。通常，在对饼坯的镦粗过程中，由于锻压机的上下砧板分别与棒坯的上下端面存在很大的摩擦，最终导致饼坯上下端面均存在着一定的变形死区(如图1所示)。相对于饼坯的其他区域，该区变形较小甚至无变形，导致了饼坯变形不均匀性。该变形不均匀性直接影响到饼坯的组织性能的不均匀性，甚至对后续锻造工序产生消极影响，最终影响到产品的组织性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采用端面局部变形的镦粗方法，实现α-β相钛合金饼坯的镦粗，以提高α-β相钛合金饼坯的组织均匀性，从而提高锻件的性能。为解决上述技术问题，本专利技术所述α-β相钛合金饼坯的镦粗方法，其技术方案包括以下步骤：把直径为D、高度为H的α-β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，驱动锻锤向下将棒材镦粗至高度为H0＝(0.65～0.75)H，其变形量为25％～35％，获得中间饼坯；将专用工装经过中间饼坯的中心横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次局部变形；将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第二道压痕，压痕的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三次局部变形；将专用工装取出，驱动锻锤压向中间饼坯，在锻锤与下砧板的作用下，使中间饼坯的压痕完全消失，完成上端面的局部镦粗；将中间饼坯翻转过来，按照上述上端面局部镦粗的操作，在中间饼坯的另一端面上完成下端面的局部镦粗，获得α-β相钛合金饼坯。所述专用工装对中间饼坯的压痕深度为：其中，H为棒材的高度；H0为中间饼坯的高度；σ为常规变形时变形死区所占体积的比例，取0.15～0.3。所述专用工装为棒材，其宽度d＝(0.2～0.3)D0；D0为中间饼坯的直径。所述α-β相钛合金为TC4合金。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述α-β相钛合金饼坯的镦粗方法，通过采用对饼坯的端面进行局部变形的镦粗方法制备α-β相钛合金饼坯，该方法的优点在于，所得α-β相钛合金饼坯变形均匀，不存在变形死区，很大程度上提高了后续锻造成形的锻件性能。本方法先将α-β相钛合金饼坯常规镦粗至H0＝(0.65～0.75)H，是为了保证α-β相钛合金饼坯中间区域的变形量能够达到25％～35％；专用工装对中间饼坯的压痕深度为是为了保证α-β相钛合金饼坯变形死区通过端面局部变形，其变形量能够与中间区域一致。本方法所述专用工装的宽度d＝(0.2～0.3)D0，能够保证在对中间饼坯的压痕进行平整时不会发生折叠等缺陷。采用上述方法制备的α-β相钛合金饼坯，锻造成形后获得了组织均匀、性能较好的锻件，以牌号为TC4的α-β相钛合金锻件为例：经检测该合金锻件组织均匀、晶粒细小，符合技术条件要求。经检测该合金锻件无凹槽、折叠等表面缺陷。经检测该合金锻件的室温拉伸性能，其抗拉强度为980MPa～1000MPa(大于设计使用要求的895MPa)，伸长率为0.2％时的屈服强度为945MPa～960MPa(大于设计使用要求的825MPa)，断后伸长率为11.5％～13.5％(大于设计使用要求的10％)，断面收缩率为43.5％～47.5％(大于设计使用要求的20％)。经检测该合金锻件的高温拉伸持久试验的检测结果也均符合技术条件要求。上述理化检测结果表明，采用改进后的α-β相钛合金饼坯成形的TC4合金锻件各项性能指标均符合要求。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是现有技术镦粗的饼坯示意图。图2是中间饼坯结构示意图。图3是中间饼坯端面局部变形示意图。图4是专用工装的旋转示意图。具体实施方式实施本专利技术所述的α-β相钛合金饼坯镦粗方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手、专用工装等设备。下面以我国材料牌号为TC4的α-β相钛合金为例来详细说明该方法的具体实施方式：该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Al量5.5％～6.8％、含V量3.5％～4.5％、含Fe量≤0.30％、含C量≤0.10％、含N量≤0.05％、含H量≤0.015％、含O量≤0.20％、其他元素单个≤0.10％且总和≤0.40％、余量为Ti。本方法的步骤如下：步骤1：常规镦粗。把直径为D、高度为H的α-β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，为了保证镦粗后α-β相钛合金饼坯中间区域的变形量能够达到25％～35％，将棒材镦粗至高度为H0＝(0.65～0.75)H，获得中间饼坯1，如图2所示。步骤2：上端面局部镦粗。如图所示，将专用工装2经过中间饼坯1的中心横放在中间饼坯1上，为保证在对中间饼坯1的压痕进行平整时不会发生折叠等缺陷，所用专用工装2的宽度d＝(0.2～0.3)D0，驱动锻锤以F大小的压力，向下压专用工装2，专用工装2在中间饼坯1上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次局部变形；如图3所示，将专用工装2绕中间饼坯1的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯1上，驱动锻锤向下压专用工装2，专用工装2在中间饼坯1上形成第二道压痕，压痕的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装2绕中间饼坯1的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯1上，驱动锻锤向下压专用工装2，专用工装2在中间饼坯1上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三次局部变形；将专用工装2取出，驱动锻锤压向中间饼坯1，在锻锤与下砧板的作用下，使中间饼坯1的压痕完全消失，完成上端面局部镦粗。为了使α-β相钛合金饼坯变形死区通过端面局部变形，其变形量能够与中间区域一致，达到25％～35％，所述专用工装对中间饼坯的压痕深度为：h=σ·HH0-H022H]]>其中，H为棒材的高度；H0为中间饼坯的高度；σ为常规变形时变形死区所占体积的比例，取0.15～0.3。步骤3：下端面局部镦粗。将中间饼坯翻转过来，按照上述上端面局部镦粗的操作，在中间饼坯的另一端面上完成下端面的局部镦粗，获得α-β相钛合金饼坯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种α‑β相钛合金饼坯的镦粗方法，其特征在于，包括以下步骤：把直径为D、高度为H的α‑β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，驱动锻锤向下将棒材镦粗至高度为H0＝(0.65～0.75)H，其变形量为25％～35％，获得中间饼坯；将专用工装经过中间饼坯的中心横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次局部变形；将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第二道压痕，压痕的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三次局部变形；将专用工装取出，驱动锻锤压向中间饼坯，在锻锤与下砧板的作用下，使中间饼坯的压痕完全消失，完成上端面的局部镦粗；将中间饼坯翻转过来，按照上述上端面局部镦粗的操作，在中间饼坯的另一端面上完成下端面的局部镦粗，获得α‑β相钛合金饼坯。

【技术特征摘要】
1.一种α-β相钛合金饼坯的镦粗方法，其特征在于，包括以下步骤：
把直径为D、高度为H的α-β相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到锻造温
度，保温一段时间后；把棒材放在锻压机下砧板上，驱动锻锤向下将棒材镦粗
至高度为H0＝(0.65～0.75)H，其变形量为25％～35％，获得中间饼坯；
将专用工装经过中间饼坯的中心横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用
工装，专用工装在中间饼坯上形成第一道压痕，压痕的深度为h，完成第一次
局部变形；将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋转60°后，横放在中间饼坯
上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼坯上形成第二道压痕，压痕
的深度为h，完成第二次局部变形；再将专用工装绕中间饼坯的中心逆时针旋
转60°后，横放在中间饼坯上，驱动锻锤向下压专用工装，专用工装在中间饼
坯上形成第三道压痕，压痕的深度为h，完成第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑永灵，斯庆阳，卢艳，罗通，吴超，
申请(专利权)人：贵州安大航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52