一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法技术

本发明专利技术涉及一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法，属于高温合金热加工技术领域，解决了现有技术中的大直径镍基合金挤压棒料变形不均匀、材料利用率低的问题。所述方法在待挤压的圆柱形锻坯的头部设置圆柱形垫片，待挤压的圆柱形锻坯的尾部设置圆环形垫片。本发明专利技术的方法实现了大直径镍基合金棒料挤压均匀变形、材料利用率提高的稳定性制造。材料利用率提高的稳定性制造。材料利用率提高的稳定性制造。

【技术实现步骤摘要】
一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法


[0001]本专利技术涉及金属加工
，尤其涉及一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法。

技术介绍

[0002]镍基合金是一种含镍大于30％的γ相为基体的高温合金，时效型镍基合金以具有面心立方结构的γ
′
相和体心立方结构的γ
″
相为析出强化相，在600℃以上具有优良的高强度、抗氧化性、良好的韧性和延展性、良好的焊接性能以及很好的机械加工性能，在燃气轮机、航空发动机、深海油井等领域均具有极为广泛的应用。
[0003]航空航天用镍基合金棒料对组织均匀性、晶粒尺寸、晶粒度级差等具有非常高的要求，目前国内大规格细晶棒料一般采用快锻的方式生产。由于挤压过程的应力状态复杂，其应力的不均匀性也会对组织控制带来很大的影响，尤其是坯料整体组织的不均匀性，都将增加镍基合金热挤压过程的组织控制难度。棒材挤压时头部一部分区域为自由面，变形量很小，尾部未完全通过挤压模的变形区及定径带，从而保留了较多的坯料组织，造成首尾与中段晶粒度级差大于2级，难以满足航空航天用细晶棒料的要求。供货时需切除首尾两端一部分棒料，导致材料利用率较低，由于高温合金中镍、铬、钼等昂贵金属较多，从而造成生产成本居高不下。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法，用以解决现有技术中镍基合金挤压棒料变形不均匀、材料利用率低的问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本申请公开了一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法，在待挤压的圆柱形锻坯的头部设置圆柱形垫片，待挤压的圆柱形锻坯的尾部设置圆环形垫片。
[0007]进一步的，提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法包括：
[0008]步骤1、采用自由锻镦粗或闭式镦粗的方式对镍基合金铸锭进行开坯及制坯处理；
[0009]步骤2、对制坯完成的镍基合金坯料进行表面机械加工，车掉黑皮和表面缺陷，获得圆柱形锻坯；
[0010]步骤3、将圆柱形垫片焊接到圆柱形锻坯的头部，将圆环形垫片设置到圆柱形锻坯的尾部，得到组合坯料；其中，所述圆柱形垫片、圆柱形锻坯和圆环形垫片的轴心对齐；
[0011]步骤4、对组合坯料进行加热，加热温度为930～1080℃，组合坯料热透后继续保温1～4h，然后出炉进行热挤压。
[0012]进一步的，所述步骤3中，所述圆柱形垫片的直径等于圆柱形锻坯的直径。
[0013]进一步的，所述步骤3中，所述圆柱形垫片的高度为40～100mm。
[0014]进一步的，所述步骤3中，所述圆环形垫片的高度为100～300mm。
[0015]进一步的，所述步骤3中，所述圆环形垫片的内径为圆柱形锻坯的直径的1/4～1/
2。
[0016]进一步的，所述步骤2中，还包括将圆柱形垫片的一端进行倒圆角，所述圆角的半径为r20～r50mm。
[0017]进一步的，在所述步骤3中，所述圆柱形垫片和圆环形垫片的材质均为奥氏体不锈钢。
[0018]进一步的，所述步骤4中，热挤压前对组合坯料进行润滑剂处理，润滑剂包括玻璃垫和涂覆于圆柱形锻坯及圆柱形垫片表面的玻璃粉，玻璃垫置于挤压模与圆柱形垫片之间。
[0019]进一步的，所述步骤4中，热挤压时，挤压比为2～9，挤压速度为5～30mm/s。
[0020]进一步的，所述圆柱形垫片、圆柱形锻坯和圆环形垫片同轴设置。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0022](1)本专利技术的方法通过在待挤压的圆柱形锻坯的头部设置圆柱形垫片，挤压开始时圆柱形垫片可对挤压坯的头部产生反向作用力，进而将传统挤压坯头部的自由面区域的两向压应力一向拉应力改善为与挤压坯其他部位相同的三向压应力，从而增加了头部的变形量，使坯料整体应变更加均匀，减小轴向晶粒度级差(例如，头部、尾部与中段的晶粒度级差小于或等于1级)。
[0023](2)本专利技术的方法通过在待挤压的圆柱形锻坯的尾部设置圆环形垫片，改善了传统挤压方式的缩尾现象并可将圆柱形锻坯的材料全部从挤压模挤出，大大提高了圆柱形锻坯(材料为昂贵的镍基合金材料)的利用率(例如，材料利用率达到90％以上)，降低生产成本。
[0024](3)本专利技术的方法中圆柱形垫片和圆环形垫片均采用奥氏体不锈钢，奥氏体不锈钢与镍基合金这两种金属的变形温度区间相近，且较容易焊接，另外这两种金属材料可使用相同型号的润滑剂，为挤压操作带来方便。
[0025]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0026]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0027]图1为本专利技术的组合挤压坯料示意图；
[0028]图2为本专利技术采用的挤压模的双锥模示意图；
[0029]图3为传统方法的棒材挤压时的尾部缩尾示意图；其中(a)为剖视图之一；(b)为另一个视角的剖视图；
[0030]图4为本专利技术的方法的挤压时的示意图。
[0031]附图标记：
[0032]1‑
圆柱形垫片，2
‑
圆柱形锻坯，3
‑
圆环形垫片，4
‑
双锥模入口处，5
‑
定径带。
具体实施方式
[0033]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0034]航空航天用镍基合金棒料对组织均匀性、晶粒尺寸、晶粒度级差等具有非常高的要求，目前国内大规格细晶棒料一般采用快锻的方式生产。由于挤压过程的应力状态复杂，其应力的不均匀性也会对组织控制带来很大的影响，尤其是坯料整体组织的不均匀性。现有的棒材挤压时挤压模采用双锥模，如下图2所示，模角组合为60
°
和45
°
，模角之间采用圆弧过渡，R30mm，模角与定径带之间采用圆弧过渡，R100mm。专利技术人在实践中经过深入研究发现：棒材挤压时头部的一部分区域为自由面，变形量很小，尾部未完全通过挤压模的变形区及定径带，从而保留了较多的坯料组织，且棒料直径越大缩尾现象越严重，如下图3所示。造成首尾与中段晶粒度级差大于2级，难以满足航空航天用细晶棒料的要求。供货时需切除首尾两端一部分棒料，导致材料利用率较低，由于航空航天用镍基高温合金中镍、铬、钼等昂贵金属较多，从而造成生产成本居高不下。
[0035]本专利技术公开了一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法，上述方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升挤压制造镍基合金棒料材料利用率的方法，其特征在于，在待挤压的圆柱形锻坯(2)的头部设置圆柱形垫片(1)，待挤压的圆柱形锻坯(2)的尾部设置圆环形垫片(3)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：步骤1、采用自由锻镦粗或闭式镦粗的方式对镍基合金铸锭进行开坯及制坯处理；步骤2、对制坯完成的镍基合金坯料进行表面机械加工，车掉黑皮和表面缺陷，获得圆柱形锻坯；步骤3、将圆柱形垫片(1)焊接到圆柱形锻坯(2)的头部，将圆环形垫片(3)设置到圆柱形锻坯(2)的尾部，得到组合坯料；其中，所述圆柱形垫片(1)、圆柱形锻坯(2)和圆环形垫片(3)的轴心对齐；步骤4、对组合坯料进行加热，加热温度为930～1080℃，组合坯料热透后继续保温1～4h，然后出炉进行热挤压。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述圆柱形垫片(1)的直径等于圆柱形锻坯(2)的直径。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，所述圆柱形垫片(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，白亚冠，聂义宏，寇金凤，曹志远，王宝忠，
申请(专利权)人：中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：