一种铌钨合金环形件锻造成形方法技术

本发明专利技术涉及一种铌钨合金环形件锻造成形方法，包括步骤：(1)铸锭车光、倒角、喷涂防氧化涂层、不锈钢包套后加热，自由锻锤、快锻机或液压机上镦粗成形饼坯；(2)线切割坯料内孔制备环坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，荧光/着色检查表面无缺陷后，真空消应力退火处理；(3)自由锻锤或快锻机上进行马杠/马架扩孔成形锻环；(4)锻环真空再结晶退火后，切取试样检查组织、性能。本发明专利技术选择在1290

【技术实现步骤摘要】
一种铌钨合金环形件锻造成形方法


[0001]本专利技术涉及一种铌钨合金环形件锻造成形方法，属于难熔金属锻造成形


技术介绍

[0002]上面级火箭发动机、姿轨控火箭发动机和空间火箭发动机由于结构和重量的限制，常采用单壁辐射冷却喷管，喷管服役温度达到1200℃以上。铌钨合金熔点高、在1200℃～1800℃具有良好的力学性能，是火箭发动机辐射冷却喷管的理想材料。火箭发动机推力室喷管收扩段部位因壁厚、截面和曲率变化大，且不允许存在焊缝，通常采用铌钨合金锻件毛坯机械加工。
[0003]铌钨合金材料昂贵、高温塑性和材料流动性差、锻造加热温度高、可锻温度范围窄、锻造变形抗力大，因此锻造成形难度极大。目前铌钨合金锻件主要存在的问题有：(1)铌钨合金拔长时极易开裂，无法通过反复镦粗+拔长提高坯料变形量，在成形尺寸较大的锻件时难以保证材料性能；(2)受限于铸锭规格尺寸，直径350mm以上的身部无法采用锻棒或锻饼直接加工；(3)传统工艺采用锻棒或锻饼直接加工推力室身部，材料利用率极低，生产成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：针对铌钨合金锻件存在的材料利用率低、生产成本高、锻造综合变形量小、性能无法满足标准要求、350mm以上大尺寸锻件成形难问题，提供了一种铌钨合金环形件的锻造方法，该方法得到的铌钨合金环形件室温、1400℃、1600℃抗拉强度分别可达到400MPa、140MPa和90MPa以上，能够满足大尺寸铌钨合金身部的加工需求。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：
[0006]一种铌钨合金环形件锻造成形方法，包括下列步骤：
[0007](1)铸锭车光、倒角、喷涂防氧化涂层、不锈钢包套后加热，自由锻锤、快锻机或液压机上镦粗成形饼坯；
[0008](2)线切割坯料内孔制备环坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，荧光/着色检查表面无缺陷后，真空消应力退火处理；
[0009](3)自由锻锤或快锻机上进行马杠/马架扩孔成形锻环；
[0010](4)锻环真空再结晶退火后，切取试样检查组织、性能。
[0011]进一步的，所述步骤(1)中铸锭下料后车光，两端面倒圆角，表面喷涂防氧化保护涂层，并进行不锈钢硬包套，不锈钢硬包套控制要求为：在外表面使用不锈钢板制作包套，氩弧焊封焊外圆和端面包套。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中坯料≤850℃装炉，850℃～950℃条件下预热1h后随炉升温至1290
±
40℃，在此温度下保温，保温系数为0.8mm/min，终锻温度≥1000℃，锻后空冷。
[0013]进一步的，需多火次成形时坯料在热态回炉，热态回炉不需要预热直接加热保温，保温系数0.5mm/min。
[0014]进一步的，所述步骤(1)中坯料加热过程中进行软包套，软包套控制要求为：坯料加热保温到时后取出，用5mm～12mm厚硅酸铝纤维及黏合剂进行软包套，包套完成后回炉保温60分钟～120分钟后开始成形。
[0015]进一步的，所述步骤(1)铸锭每火次镦粗变形量应在0.1～0.35之间；镦粗后的坯料高度应为最终锻环高度的105％～120％。
[0016]进一步的，所述步骤(2)中线切割内孔为后续扩孔制坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，坯料内、外圆端面倒圆角。
[0017]进一步的，坯料表面如有裂纹、折叠、凹坑的缺陷，打磨消除，打磨处宽深比不小于6：1，进行荧光/着色检查进一步确保表面无缺陷。
[0018]进一步的，所述步骤(2)中产品真空消应力退火温度为1250℃～1350℃，时间不小于60分钟。
[0019]进一步的，所述步骤(3)中坯料加热和包套控制要求与步骤(1)要求相同
[0020]进一步的，所述步骤(3)中将马杠放入线切割加工的内孔，在马架上进行扩孔。
[0021]进一步的，所述步骤(4)中对锻件进行真空再结晶退火，再结晶对火温度为1350℃～1450℃，时间不小于60分钟；再结晶退火后在锻环上切取试样检查金相组织和室温、高温力学性能。
[0022]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0023](1)本专利技术选择在1290
±
40℃的高温条件下进行锻造成形，大大降低了材料的变形抗力、提高了材料的塑性和流动性；
[0024](2)本专利技术一方面通过控制镦粗过程每火次变形量，防止因变形过大导致坯料开裂，另一方面在镦粗制坯和马杠扩孔前，对坯料的棱边均进行了倒角，防止锻造成形时棱边应力集中和降温过快导致的开裂缺陷；
[0025](3)本专利技术在锻造成形前对铌钨合金坯料采用喷涂保护剂+不锈钢硬包套+硅酸铝纤维软包套三重措施，大大降低了坯料在加热、锻造成形过程中的氧化，减小了坯料表面温度降低速率，同时也避免因表面温度降低过快导致锻造过程产生的开裂；
[0026](4)本专利技术在扩孔前增加了荧光/着色检查，确保了扩孔前的环坯无缺陷；增加了消应力退火，消除了镦粗过程中的应力；给出了环形锻件成形时镦粗制坯原则、马杠扩孔时的注意事项，避免了镦粗制坯高度不足、马杠扩孔平端面不及时引起的产品报废；
[0027](5)本专利技术采用线切割加工马杠成形所需的内孔，切后的料芯仍可应用与其它零件加工，提高了材料利用率；
[0028](6)相比以往的锻棒或锻饼，本专利技术采用马杠扩孔，增加了锻造成形总变形量，有益于提高材料的性能；能够满足直径400mm以上、高度200mm以上的大尺寸铌钨合金推力室身部加工需求。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1工步流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例1锻环再结晶退火后金相组织。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0032]本专利技术的技术解决方案是：
[0033](1)铸锭车光、倒角、喷涂防氧化涂层、不锈钢包套后加热，自由锻锤、快锻机或液压机上镦粗成形饼坯。
[0034](2)线切割坯料内孔制备环坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，荧光/着色检查表面无缺陷后，真空消应力退火处理。
[0035](3)自由锻锤或快锻机上进行马杠/马架扩孔成形锻环。
[0036](4)锻环真空再结晶退火后，切取试样检查组织、性能。
[0037]所述步骤(1)中铸锭下料后车光，两端面倒圆角，表面喷涂防氧化保护涂层，并进行硬包套，包套控制要求为：在外表面使用不锈钢板制作包套，氩弧焊封焊外圆和端面包套。
[0038]所述步骤(1)中坯料≤850℃装炉，850℃～950℃条件下预热1h后随炉升温至1290
±
40℃；在此温度下保温，保温系数为0.8mm/min，终锻温度≥1000℃，锻后在空气中冷却；需多火次成形时坯料应尽量在热态回炉，热态回炉直接加热，保温系数按0.5mm/min计算。
[0039]所述步骤(1)中坯料加热过程中进行软包套，软包套控制要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铌钨合金环形件锻造成形方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)铸锭车光、倒角、喷涂防氧化涂层、不锈钢包套后加热，自由锻锤、快锻机或液压机上镦粗成形饼坯；(2)线切割坯料内孔制备环坯，机械加工去除包套和饼坯表面氧化皮、缺陷，荧光/着色检查表面无缺陷后，真空消应力退火处理；(3)自由锻锤或快锻机上进行马杠/马架扩孔成形锻环；(4)锻环真空再结晶退火后，切取试样检查组织、性能。2.根据权利要求1所述的一种铌钨合金环形件锻造成形方法，其特征在于，所述步骤(1)中铸锭下料后车光，两端面倒圆角，表面喷涂防氧化保护涂层，并进行不锈钢硬包套，不锈钢硬包套控制要求为：在外表面使用不锈钢板制作包套，氩弧焊封焊外圆和端面包套。3.根据权利要求1所述的一种铌钨合金环形件锻造成形方法，其特征在于，所述步骤(1)中坯料≤850℃装炉，850℃～950℃条件下预热1h后随炉升温至1290
±
40℃，在此温度下保温，保温系数为0.8mm/min，终锻温度≥1000℃，锻后空冷。4.根据权利要求3所述的一种铌钨合金环形件锻造成形方法，其特征在于，需多火次成形时坯料在热态回炉，热态回炉不需要预热直接加热保温，保温系数0.5mm/min。5.根据权利要求1所述的一种铌钨合金环形件锻造成形方法，其特征在于，所述步骤(1)中坯料加热过程中进行软包套，软包套控制要求为：坯料加热保温到时后取出，用5mm～12mm厚硅酸铝纤维及黏合剂进行软包套...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，刘友强，张鹏，苗金武，陈志民，解洋，吴晓明，
申请(专利权)人：西安航天发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：