一种大型钛合金中央件的锻造成形方法技术

本发明专利技术属于难变形材料加工塑性成形领域，涉及一种大型钛合金中央件的锻造成形方法。本发明专利技术包含以下步骤：步骤1，根据零件的形状、尺寸、材料特性，设计锻件数模；步骤2，设计模锻用荒坯图和模锻模具图，并进行模具制造；步骤3，使用专用机加设备对棒料两端进行倒大圆角；步骤4，使用模锻液压机进行胎膜锻制坯；步骤5，使用模锻液压机进行模锻；步骤6，对锻件进行热处理。本发明专利技术通过上述方法实现了大型中央件常规锻造的生产，具有工艺简单、批量一致性好等特点。实现了新型直升机旋翼系统对疲劳关键件轻量化‑高能效‑长寿命‑低成本的设计指标。

Forging forming method for large titanium alloy central parts

The invention belongs to the field of processing plastic forming of Difficult-to-deform materials, and relates to a forging forming method for a large titanium alloy central part. The invention comprises the following steps: step 1, according to the shape, size and material characteristics of the parts, designing the forging digital die; step 2, designing the blank drawing for die forging and die forging, and manufacturing the die; step 3, using a special machine and equipment to chamfer the two ends of the bar; step 4, using a die forging hydraulic press to carry out the tire Membrane forging process; step 5, using die forging hydraulic press for die forging; step 6, heat treatment of forgings. The invention realizes the conventional forging production of large central parts by the above method, and has the characteristics of simple process and good batch consistency. The design index of lightweight, high energy efficiency, long life and low cost for the new helicopter rotor system to fatigue key parts is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种大型钛合金中央件的锻造成形方法
本专利技术属于难变形材料加工塑性成形领域，具体涉及一种大型钛合金中央件的锻造成形方法。
技术介绍
在现有技术中，大型中央件一般采用普通超高强度钢通过锻造的方法来加工制造，采用此中工艺方法制备得中央件难以满足先进航空飞行器轻量化、高性能及长寿命的发展目标，难以满足我国新型直升机对旋翼系统中央件的设计要求。而大型钛合金中央件由于投影面积大，在小型设备上成形难度较大，导致从原材料到锻件成型过程中锻压比不足，锻件组织力学性能均匀一致性差，尤其是疲劳寿命低等一系列问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种大型钛合金中央件的锻造成形方法。本专利技术采用的技术方案是：一种大型钛合金中央件的锻造成形方法，具体包含以下步骤：步骤1，设计锻件图；首先，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度及外径大小结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；步骤2，设计模锻用荒坯图和模锻模具图，并进行模具制造；荒坯图以胎膜锻过程每火次的变形量25％～50％，模锻时变形量25％～30％，以及胎膜锻各截面面积与相对应处锻件截面面积之比为1.1～1.3的原则设计；根据锻件尺寸，依据0.4％～0.8％的热收缩率和模具与模座的装卡，设计出模锻模具图，模锻模具型腔与热锻件尺寸一致，以利于坯料在型腔中最终流动和成形；根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制模具型腔表面粗糙度；步骤3，使用专用机加设备对棒料两端进行倒大圆角；其包含以下程序:(a)使用专用打磨吊挂将棒料两端尖角倒钝；(b)在数控卧式车床上将棒料两端倒钝的尖角倒大圆角，保证圆角R80～R100mm；步骤4，使用模锻液压机进行胎膜锻制坯；其包括以下程序：(a)利用制造好的模具进行胎膜锻制坯，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)棒料在电炉中进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(c)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(d)棒料出炉后置于模锻之间进行胎膜锻制坯，并控制每火次的压下量，压制速度2～10mm/s，得到符合工艺要求的荒坯；(e)空冷；重复上述a～e步骤3～5次；步骤5，使用模锻液压机进行常规模锻；其包含以下程序：(a)利用制造好的模具进行常规模锻，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)喷涂防护润滑剂：将坯料置于电炉中预热100～200℃，保温60～90min后均匀喷涂润滑剂，喷涂厚度0.3～0.8mm，保证坯料表面喷涂后厚度均匀；(c)将坯料使用电炉进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(d)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(e)将坯料出炉后置于模锻之间进行常规模锻，并控制每火次的压下量，压制速度2～6mm/s，得到符合图纸要求的锻件；(f)空冷；重复上述a～f步骤1‐2次；步骤6，对锻件进行热处理。进一步地，所述步骤5中,坯料的终锻温度≥700℃。进一步地,所述步骤6的热处理工艺为：锻件在电炉中760℃加热保温120min后出炉淬火，淬火转移时间小于30s；在电炉中520℃保温500min后出炉空冷。进一步地，所述步骤6的热处理工艺为：锻件在电炉中790℃加热保温150min后出炉淬火，淬火转移时间小于35s；在电炉中620℃保温510min后出炉空冷。本专利技术的有益效果：本专利技术生产出尺寸精度高、组织力学性能均匀性好，并具有强度‐塑性‐韧性‐疲劳寿命匹配最佳的钛合金中央件锻件，满足新直升机关键件对大尺寸、轻量化、长寿命和低成本中央件的设计需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为案例1锻件轴测图；图2为案例2锻件轴测图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。步骤1，设计锻件图；首先，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度、内径大小和外径大小结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；步骤2，设计模锻用荒坯图和模锻模具图，并进行模具制造；荒坯图以胎膜锻过程每火次的变形量25％～50％，模锻时变形量25％～30％，以及胎膜锻各截面面积与相对应处锻件截面面积之比为1.1～1.3的原则设计；根据锻件尺寸，依据0.4％～0.8％的热收缩率和模具与模座的装卡，设计出模锻模具图，模锻模具型腔与热锻件尺寸一致，以利于坯料在型腔中最终流动和成形；根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制模具型腔表面粗糙度；步骤3，使用专用机加设备对棒料两端进行倒大圆角；其包含以下程序:(a)使用专用打磨吊挂将棒料两端尖角倒钝；(b)在数控卧式车床上将棒料两端倒钝的尖角倒大圆角，保证圆角R80～R100mm；步骤4，使用模锻液压机进行胎膜锻制坯；其包括以下程序：(a)利用制造好的模具进行胎膜锻制坯，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)棒料在电炉中进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求(即加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算)时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(c)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(d)棒料出炉后置于模锻之间进行胎膜锻制坯，并控制每火次的压下量，压制速度2～10mm/s，得到符合工艺要求的荒坯；(e)空冷；重复上述a～e步骤3～5次；步骤5，使用模锻液压机进行常规模锻；其包含以下程序：(a)利用制造好的模具进行常规模锻，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)喷涂防护润滑剂：将坯料置于电炉中预热100～200℃，保温60～90min后均匀喷涂润滑剂，喷涂厚度0.3～0.8mm，保证坯料表面喷涂后厚度均匀；(c)将坯料使用电炉进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求(即加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算)时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(d)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(e)将坯料出炉后置于模锻之间进行常规模锻，并控制每火次的压下量，压制速度2～6mm/s，得到符合图纸要求的锻件；(f)空冷；重复上述a～f步骤1‐2次；步骤6，对锻件进行热处理。以下结合实施例对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型钛合金中央件的锻造成形方法，具体包含以下步骤：步骤1，设计锻件图；首先，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度及外径大小结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；步骤2，设计模锻用荒坯图和模锻模具图，并进行模具制造；荒坯图以胎膜锻过程每火次的变形量25％～50％，模锻时变形量25％～30％，以及胎膜锻各截面面积与相对应处锻件截面面积之比为1.1～1.3的原则设计；根据锻件尺寸，依据0.4％～0.8％的热收缩率和模具与模座的装卡，设计出模锻模具图，模锻模具型腔与热锻件尺寸一致，以利于坯料在型腔中最终流动和成形；根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制模具型腔表面粗糙度；步骤3，使用专用机加设备对棒料两端进行倒大圆角；其包含以下程序：(a)使用专用打磨吊挂将棒料两端尖角倒钝；(b)在数控卧式车床上将棒料两端倒钝的尖角倒大圆角，保证圆角R80～R100mm；步骤4，使用模锻液压机进行胎膜锻制坯；其包括以下程序：(a)利用制造好的模具进行胎膜锻制坯，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)棒料在电炉中进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(c)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(d)棒料出炉后置于模锻之间进行胎膜锻制坯，并控制每火次的压下量，压制速度2～10mm/s，得到符合工艺要求的荒坯；(e)空冷；重复上述a～e步骤3～5次；步骤5，使用模锻液压机进行常规模锻；其包含以下程序：(a)利用制造好的模具进行常规模锻，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)喷涂防护润滑剂：将坯料置于电炉中预热至100～200℃，保温60～90min后均匀喷涂润滑剂，喷涂厚度0.3～0.8mm，保证坯料表面喷涂后厚度均匀；(c)将坯料使用电炉进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(d)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(e)将坯料出炉后置于模锻之间进行常规模锻，并控制每火次的压下量，压制速度2～6mm/s，得到符合图纸要求的锻件；(f)空冷；重复上述a～f步骤1‐2次；步骤6，对锻件进行热处理。...

【技术特征摘要】
1.一种大型钛合金中央件的锻造成形方法，具体包含以下步骤：步骤1，设计锻件图；首先，分析零件图，包括产品零件外廓尺寸、投影面积、最小截面厚度和最大截面厚度及外径大小结构特征，其次，根据上述零件特征，确定锻件余量、拔模斜度、圆角半径参数，进而进行锻件设计；步骤2，设计模锻用荒坯图和模锻模具图，并进行模具制造；荒坯图以胎膜锻过程每火次的变形量25％～50％，模锻时变形量25％～30％，以及胎膜锻各截面面积与相对应处锻件截面面积之比为1.1～1.3的原则设计；根据锻件尺寸，依据0.4％～0.8％的热收缩率和模具与模座的装卡，设计出模锻模具图，模锻模具型腔与热锻件尺寸一致，以利于坯料在型腔中最终流动和成形；根据模具图进行模具的加工制造，并严格控制模具型腔表面粗糙度；步骤3，使用专用机加设备对棒料两端进行倒大圆角；其包含以下程序：(a)使用专用打磨吊挂将棒料两端尖角倒钝；(b)在数控卧式车床上将棒料两端倒钝的尖角倒大圆角，保证圆角R80～R100mm；步骤4，使用模锻液压机进行胎膜锻制坯；其包括以下程序：(a)利用制造好的模具进行胎膜锻制坯，模具在天然气炉中预热至100～350℃后安装到模锻设备上；(b)棒料在电炉中进行加热，加热温度Tβ‐(15～45)℃，保温时间按0.5‐1.2min/mm计算；每火次坯料保温时间达到工艺规定要求时出炉对坯料进行包套，防止锻造过程中坯料过快降温，并将坯料回炉保温30min后出炉锻造；(c)锻造前对模具型腔进行水基石墨润滑；(d)棒料出炉后置于模锻之间进行胎膜锻制坯，并控制每火次的压下量，压制速度2～10mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘保亮，刘广义，王海鹏，朱敏玲，宋阿敏，
申请(专利权)人：西安三角防务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61