一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法技术

本发明专利技术公开了一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法，可提高材料利用率，提高生产效率，提高产品合格率。包括以下步骤，首先使用锯床将GH4099合金棒材原材料进行锯切以得到锻前坯料；然后是将锻前坯料放入电阻炉中第一次加热；然后是使用液压机将第一次加热后的锻前坯料镦粗和冲孔以获得的第一环形坯料；然后是将第一环形坯料趁热放入电阻炉中第二次加热；然后是使用径/轴向环轧机将第二次加热的第一环形坯料预轧和平端面；然后是第三次加热，将第二环形坯料趁热放入电阻炉中加热至(1100

【技术实现步骤摘要】
一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法


[0001]本专利技术涉及高温合金热加工领域，特别是一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法。

技术介绍

[0002]镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要强化类型可以分为固溶强化型、时效强化型、固溶加时效混合强化型等。
[0003]GH4099是一种含钴、钨、钼、铝、钛等合金元素的高合金化的镍基高温合金，属于固溶加时效混合强化型镍基高合金，具有交高的热强性，900℃以下可以长期使用，最高工作温度可达1000℃。GH4099合金组织稳定，并具有满意的热加工成形和焊接工艺性能，主要用于制造航空发动机燃烧室和加力燃烧室等高温承力焊接结构件，部分大型构件可以在固溶处理后不经时效处理直接使用。
[0004]GH4099合金在热加工成形过程中，由于变形温度范围窄、变形抗力大，锻造过程中容易出现开裂、填充不完整等锻造缺陷。目前针对GH4099合金异形环结构件的生产通常采用板材卷曲后焊接成矩形环件或采用轧制成矩形环锻件，然后进行固溶热处理，最后再进行机加工成形的工艺。现有的工艺固溶热处理后冷却方式通常为空冷或水冷至室温。固溶后采用空冷至室温的锻件经常出现硬度值＞300HB,不满足标准规定的硬度值≤300HB的要求；固溶后采用水冷至室温的锻件硬度值虽然能够满足标准要求的硬度值≤300HB的要求，但是通常硬度值比较低，会导致抗拉强度不合格，同时会导致在后续机加工过程中刀具寿命及生产效率的大幅降低。因此，使用现有的工艺生产GH4099合金异形环构件时，存在材料利用率低、生产效率低、产品合格低等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：为解决
技术介绍
之问题，提出了一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法，可提高材料利用率，提高生产效率，提高产品合格率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一，使用锯床将GH4099合金棒材原材料按规定规格进行锯切，得到锻前坯料；
[0009]步骤二，第一次加热，将锻前坯料放入电阻炉中加热至(1140
±
10)℃后进行保温；
[0010]步骤三，镦粗和冲孔，使用液压机将第一次加热后的锻前坯料镦粗至高度H0＝0.9H～0.95H,所述H为成形后锻件高度，选用φ185mm～φ195mm冲头进行冲孔，获得的第一环形坯料；
[0011]步骤四，第二次加热，将第一环形坯料趁热放入电阻炉中加热至(1140
±
10)℃后进行保温；
[0012]步骤五，预轧和平端面，使用径/轴向环轧机将第二次加热的第一环形坯料预轧至
内径尺寸φ310mm～φ330mm，使用液压机将预轧后的坯料镦粗至高度H0＝0.9H～0.92H,所述H为成形后锻件高度，获得第二环形坯料。
[0013]步骤六，第三次加热，将第二环形坯料趁热放入电阻炉中加热至(1100
±
10)℃后进行保温；
[0014]步骤七，异形轧制成形，利用径/轴向环轧机对第三次加热的第二环形坯料进行轧制以获得镍基高温合金非对称异形环锻件成品。
[0015]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤七的异形轧制成形包括：首先，将芯辊模具装配至径/轴向环轧机的芯轴上，所述芯辊模具中部带有凹槽，凹槽两端分别采用35
°
～45
°
和45
°
～55
°
的锥面与芯辊模具的外圆柱面进行连接，锥面与柱面交接处倒圆角(R15～R25)mm，然后将第三次加热的第二环形坯料套在芯辊模具外，启动径/轴向环轧机，使主辊沿顺时针方向旋转，芯轴带动芯辊模具向主辊方向移动,主辊带动坯料及芯辊模具沿逆时针方向转动，对坯料进行异形轧制成形，获得镍基高温合金非对称异形环锻件成品。
[0016]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述趁热指的是坯料表面温度不低于850℃。
[0017]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤二中保温时间按照最短保温时间为坯料有效厚度
×
0.7min/mm计算，最长保温时间为坯料有效厚度
×
0.9min/mm+180min计算。
[0018]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤四、步骤六中保温时间可按照保温的最短保温时间为坯料有效厚度
×
0.4min/mm计算，最长保温时间为坯料有效厚度
×
0.5min/mm+180min计算。
[0019]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：步骤一中，下料完成后对锻前坯料两端进行倒圆角处理，倒圆角大小为R10mm～R20mm。
[0020]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：完成步骤七并获得镍基高温合金非对称异形环锻件成品后，将获得镍基高温合金非对称异形环锻件成品平放在电阻加热炉的有效加热区间内，随炉升温至(1090
±
10)℃，保温120min～160min,然后出炉空冷150s～240s,然后放入浓度为7％～9％的有机淬火液中冷却至室温。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]通过下料、端面倒圆角、敦粗、冲孔、预轧、平端面、异形轧制成形和固溶处理的流程对镍基高温合金非对称异形环锻件进行制造，与现有矩形轧制成形工艺相比可节约原材料20％；通过控制敦粗后坯料高度、预轧后坯料高度以及异形轧制过程中上锥辊与下锥辊之间的距离，使得轧制过程中坯料变形更均匀，未出现局部温升较高导致局部晶粒粗大；通过设计特殊构造的模具使得在异形轧制时，在较小的变形量下坯料也能填充完整，能很好的保证异形环锻件的尺寸精度；固溶后先空冷150s～240s，然后转入淬火液冷却至室温，使得锻件的力学性能、机械加工等性能更优。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的芯辊模具剖面示意图；
[0024]图2为本专利技术的镍基高温合金非对称异形环锻件的轧制示意图；
[0025]图3为本专利技术的镍基高温合金非对称异形环锻件的尺寸示意图。
[0026]图中：01
‑
凹槽、02
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芯辊螺母、03
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第二环形坯料、04
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主辊、05
‑
芯辊模具、06
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芯轴、07
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上锥辊、08
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芯辊环垫、09
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下锥辊、10
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环形凸起。
具体实施方式
[0027]下面结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]参阅图1
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3,一种镍基高温合金非对称本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，使用锯床将GH4099合金棒材原材料按规定规格进行锯切，得到锻前坯料；步骤二，第一次加热，将锻前坯料放入电阻炉中加热至(1140
±
10)℃后进行保温；步骤三，镦粗和冲孔，使用液压机将第一次加热后的锻前坯料镦粗至高度H0＝0.9H～0.95H,所述H为成形后锻件高度，选用φ185mm～φ195mm冲头进行冲孔，获得的第一环形坯料；步骤四，第二次加热，将第一环形坯料趁热放入电阻炉中加热至(1140
±
10)℃后进行保温；步骤五，预轧和平端面，使用径/轴向环轧机将第二次加热的第一环形坯料预轧至内径尺寸φ310mm～φ330mm，使用液压机将预轧后的坯料镦粗至高度H0＝0.9H～0.92H,所述H为成形后锻件高度，获得第二环形坯料。步骤六，第三次加热，将第二环形坯料趁热放入电阻炉中加热至(1100
±
10)℃后进行保温；步骤七，异形轧制成形，利用径/轴向环轧机对第三次加热的第二环形坯料进行轧制以获得镍基高温合金非对称异形环锻件成品。2.根据权利要求1所述的镍基高温合金非对称异形环锻件制造方法，其特征在于，步骤七的异形轧制成形包括：首先，将芯辊模具装配至径/轴向环轧机的芯轴上，所述芯辊模具中部带有凹槽，凹槽两端分别采用35
°
～45
°
和45
°
～55
°
的锥面与芯辊模具的外圆柱面进行连接，锥面与柱面交接处倒圆角(R15～R25)mm，然后将第三次加...

【专利技术属性】
技术研发人员：任永海，何冰，韩森霖，江飞龙，程治，司马福，朱亚君，
申请(专利权)人：贵阳安大宇航材料工程有限公司，
类型：发明
国别省市：