一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法，包括：制备钛及钛合金铸锭；对钛及钛合金铸锭分别按照相应的工艺在β相区开坯锻造和α+β两相区墩粗和拔长，得到Φ100mm～Φ600mm的棒坯，然后对该棒坯按照相应的工艺要求进行下料，并经过墩粗、冲孔和扩孔后得到钛及钛合金圆环坯料，然后利用钛及钛合金椭圆环材成型模具将钛及钛合金圆环坯料成型为钛及钛合金椭圆环材。本发明专利技术的制备方法工艺简单，通过自制的成型模具得到的椭圆环材的性能完全满足要求，同时，成型模具结构简单，易于制作，与锻造压力机配合可以实现中、小批量生产。小批量生产。小批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法


[0001]本专利技术属于钛及钛合金制备加工
，具体涉及一种钛及钛合金 椭圆环材的制备方法。

技术介绍

[0002]钛及钛合金具有质量轻、比强度高和耐腐蚀性好等优点，广泛应用于 航空航天领域。但与传统的钢相比，钛及钛合金的导热性差，加工窗口窄， 工艺塑性较差，易在锻件的表面及边角处易产生裂纹，尤其是异形锻件对 锻造工艺和加工模具提出了更高的要求。
[0003]钛及钛合金圆形环材是一种常见的锻件，制备工艺很成熟。然而近年 来，随着新产品更新换代，结构设计亟需钛及钛合金椭圆环材，然而椭圆 环材的研制和应用很少。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种钛及钛合金 椭圆环材的制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法，包括：
[0006]步骤1：采用真空自耗熔炼得到钛及钛合金铸锭；
[0007]步骤2：对所述钛及钛合金铸锭进行加热，使其内部组织处于β相区， 其中，加热温度为950～1200℃，保温时间为150～300min，然后出炉并进行 2～4火次开坯锻造，保证坯料β相区变形量达到50～85％，得到规格为 Φ300mm～Φ800mm的第一钛及钛合金棒坯；且从开炉门到将锭坯转移到锻 造机上的时间≤30s；变形速率为15～50mm/s；终锻温度为750～950℃；
[0008]步骤3：将所述第一钛及钛合金棒坯进行加热，使其内部组织处于α+β 两相区，其中，加热温度为800℃～980℃，保温时间为150～300min，然后出 炉并进行3～10火次镦粗和拔长，保证坯料α+β两相区变形量达到20～65％， 得到规格为Φ100mm～Φ600mm的第二钛及钛合金棒坯；且从开炉门到将锭 坯转移到锻造机上的时间≤10s；变形速率为10～40mm/s；终锻温度为 750～900℃；
[0009]步骤4：依据工艺要求的锻件重量对所述第二钛及钛合金棒坯进行下料， 并进行加热，加热温度为800～960℃，保温时间为180～300min，然后出炉并 进行1～3火次的镦粗变形，保证坯料的变形量达到40～80％，然后对坯料进 行1火次冲孔和1～3火次扩孔后得到钛及钛合金圆环坯料，且该过程中坯料 的变形量为25～60％；终锻温度为750～900℃；
[0010]步骤5：将所述钛及钛合金圆环坯料进行加热，加热温度为800～960℃， 保温时间为180～300min，然后利用椭圆环材成型模具进行成型，得到钛及 钛合金椭圆环材半成品；
[0011]步骤6：对所述钛及钛合金椭圆环材半成品进行热处理，加热温度为 600～800℃，保温时间为60～240min，出炉冷却后得到钛及钛合金椭圆环材 成品。
[0012]进一步地，所述椭圆环材成型模具包括：上模、下模以及芯模；其中，
[0013]所述上模与所述下模相对的工作面均为弧形，且弧形的弧度与所述钛 及钛合金
椭圆环材成品的弧度相同；所述芯模整体为棒状，包括工作段和 夹持段，所述工作段为椭圆形，所述夹持段与操作机连接；成型时所述钛 及钛合金圆环坯料位于所述上模、下模之间，所述工作段同轴位于所述钛 及钛合金椭圆环材坯料的中心，用于成型时对所述钛及钛合金椭圆环材坯 料进行定位；通过操作机控制所述芯模，使得所述钛及钛合金椭圆环材成 型时，所述工作段始终同轴位于所述钛及钛合金椭圆环材坯料的中心；当 所述上模下压与所述下模完全贴合后，得到所述钛及钛合金椭圆环材成品， 且所述钛及钛合金椭圆环材成品的内环短轴与所述工作段的短轴长度相等。
[0014]进一步地，所述上模与所述下模的弧形工作面两端均设置有半径为 30～50mm的圆弧倒角。
[0015]进一步地，所述工作段表面带有拔模斜度，斜度为1～3
°
。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1、本专利技术的制备方法工艺简单，通过自制的成型模具得到的椭圆环材 的性能完全满足要求；
[0018]2、该成型模具结构简单，易于制作，与锻造压力机配合可以实现中、 小批量生产。
[0019]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0020]图1为成型模具的下模结构示意图；
[0021]图2为成型模具的上模结构示意图；
[0022]图3为成型模具的芯模的主视结构示意图；
[0023]图4为成型模具的芯模的侧视结构示意图；
[0024]图5为椭圆环材的成型示意图；
[0025]图6为TC4钛合金椭圆环材的C向金相图；
[0026]图7为TA15钛合金椭圆环材的C向金相图；
[0027]图8为TA2钛合金椭圆环材的C向金相图。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施 方式不限于此。
[0029]实施例1
[0030]本专利技术实施例提供了一种TC4钛合金椭圆环材的制备方法，具体包括 以下步骤：
[0031]步骤1：采用真空自耗熔炼得到TC4钛合金铸锭。
[0032]步骤2：将TC4钛合金铸锭在天然气炉或电阻炉中进行加热，使其内 部组织处于β单相区，其中，TC4铸锭的加热温度为1150℃，保温时间为 150～300min，然后将锭坯出炉并进行多火次的开坯锻造，保证坯料β相区 变形量达到50～85％，得到规格为Φ600mm的第一TC4钛合金棒坯。
[0033]进一步地，每火次从开炉门将锭坯转移到锻造机上的时间≤30s；锻造 火次为2～4次，坯料β相区的变形速率为15～50mm/s；终锻温度为950℃。
[0034]步骤3：将第一TC4钛合金棒坯进行加热，使其内部组织处于α+β两 相区，其中，加
热温度为980℃，保温时间为150～300min，然后出炉并进 行多火次镦粗和拔长，保证坯料α+β两相区变形量达到20～55％，得到规格 为Φ350mm的第二TC4钛合金棒坯；
[0035]进一步地，每火次从开炉门到将第一TC4棒坯转移到锻造机上的时间 ≤10s；锻造火次为3～10次，坯料α+β两相区的变形速率为10～40mm/s； 终锻温度为850℃。
[0036]步骤4：对第二TC4钛合金棒坯进行锯切下料并倒角，使得下料后的 第二TC4钛合金棒坯的高径比为2.5；并对下料后的第二TC4钛合金棒坯 进行加热，加热温度为960℃，保温时间为180～300min，然后出炉进行1 火次墩粗变形，保证坯料的变形量达到40～60％，然后对坯料进行1火次冲 孔和2火次扩孔后得到TC4钛合金圆环坯料，该冲孔和扩孔过程中坯料的 变形量分别为25～50％，终锻温度为850℃。
[0037]步骤5：对TC4钛合金圆环坯料进行机加工并消除缺陷后进行加热， 加热温度为960℃，保温时间为180～300min，然后利用成型模具进行成型， 得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛及钛合金椭圆环材的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：采用真空自耗熔炼得到钛及钛合金铸锭；步骤2：对所述钛及钛合金铸锭进行加热，使其内部组织处于β相区，其中，加热温度为950～1200℃，保温时间为150～300min，然后出炉并进行2～4火次开坯锻造，保证坯料β相区变形量达到50～85％，得到规格为Φ300mm～Φ800mm的第一钛及钛合金棒坯；且从开炉门到将锭坯转移到锻造机上的时间≤30s；变形速率为15～50mm/s；终锻温度为750～950℃；步骤3：将所述第一钛及钛合金棒坯进行加热，使其内部组织处于α+β两相区，其中，加热温度为800℃～980℃，保温时间为150～300min，然后出炉并进行3～10火次镦粗和拔长，保证坯料α+β两相区变形量达到20～65％，得到规格为Φ100mm～Φ600mm的第二钛及钛合金棒坯；且从开炉门到将锭坯转移到锻造机上的时间≤10s；变形速率为10～40mm/s；终锻温度为750～900℃；步骤4：依据工艺要求的锻件重量对所述第二钛及钛合金棒坯进行下料，并进行加热，加热温度为800～960℃，保温时间为180～300min，然后出炉并进行1～3火次的镦粗变形，保证坯料的变形量达到40～80％，然后对坯料进行1火次冲孔和1～3火次扩孔后得到钛及钛合金圆环坯料，且该过程中坯料的变形量为25～60％；终锻温度为750～900℃；步骤5：将所述钛及钛合金圆环坯料进行加热，加热温度为80...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俭，都海刚，周娜，王若飞，欧笑笑，李巍，张永强，王小翔，
申请(专利权)人：宝鸡钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：