一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法，包括如下步骤：根据TC4钛合金锥筒形零件的尺寸进行锻件设计，根据设计的锻件尺寸设计模具工装；该模具工装包括成型外模、冲芯、整形外模和整形内模；将坯料拔长并滚圆至规定尺寸，得到锻圆；将锻圆放入成型外模中镦粗，再用冲芯进行冲孔，得到预锻件；将预锻件放入整形外模中，再将整形内模放入预锻件的冲孔中，进行整形，整形结束后，翻转180

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法


[0001]本专利技术涉及锻件制造
，特别涉及一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法。

技术介绍

[0002]新一代航空发动机具有轻量化、长寿命、快速响应等特点，为减重和提高可靠性，先进航空发动机中钛合金的使用比例越来越高，第四代航空发动机钛合金用量的比例已达到40％，其中材料用的最多的是TC4钛合金，其它钛合金还有TA7、TA19等。钛合金具有强度大、比强度高、耐腐蚀性好、服役温度高等优点；钛合金热成型具有成型效率高、适合批量工业化生产等特点，是世界各国航空制造应用最为广泛的成型技术。
[0003]TC4钛合金锥筒形锻造零件是航空发动机重要承力零件，其零件形状如图1所示。该零件产品的主要规格为Φ668.3/Φ230*415，特点是产品重量大、内筒深、零件上下断面的横截面变化大，用碾环机直接成型非常困难。目前主要采用自由锻成型方法进行生产，原锻件设计图如图2所示；该方法存在两个方面的弊端：一是该产品需满足HB5432和GJB2218AⅡ类生产与验收，产品质量稳定性较差；二是工艺余量较大，材料利用率较低。因此，需要采用一定的方法改进和优化锻件生产流程，降低原材料消耗，稳定产品质量。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法；该制造方法可以解决传统自由锻成型工艺余量大带来的原材料成本高问题，同时也能够有效降低返修带来的资源浪费和能源浪费，能够有效控制产品制造过程中的质量一致性，降低质量损失，有效缩短生产周期，提高生产效率。
[0005]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法，包括如下步骤：
[0007]a、根据TC4钛合金锥筒形零件的尺寸进行锻件设计，根据设计的锻件尺寸设计模具工装；该模具工装包括成型外模、冲芯、整形外模和整形内模；
[0008]b、将坯料拔长并滚圆至规定尺寸，得到锻圆；
[0009]c、将步骤b得到的锻圆放入成型外模中镦粗，再用冲芯进行冲孔，冲孔后平高，得到预锻件；
[0010]d、将步骤c得到的预锻件放入整形外模中，再将整形内模放入预锻件的冲孔中，进行整形，整形结束后，翻转180
°
脱模，得到粗锻件；
[0011]e、对粗锻件进行进一步整形，得到精锻件；
[0012]f、对精锻件进行热处理，得到该TC4钛合金锥筒型锻件。
[0013]进一步的，步骤a中设计的锻件为锥筒形结构，锻件的大头端外径、小头端外径以及小头端内孔直径与TC4钛合金锥筒型零件对应的大头端外径、小头端外径以及小头端内孔直径近似相等。
[0014]进一步的，步骤b的成型时间为3min。
[0015]进一步的，所述成型外模和整形外模分别具有锥形孔；步骤b得到的锻圆放入成型外模的锥形孔中进行墩粗，步骤c得到的预锻件放入整形外模的锥形孔中进行整形；所述整形内模和冲芯均为锥形结构。
[0016]更进一步的，所述冲芯的小头端直径为190mm。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]该制造方法合理设计了锻件、成型外模、整形外模、整形内模和冲芯，通过模具工装与合理的模锻工艺的配合得到航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件；
[0019]该制造方法可以解决传统自由锻成型工艺余量大带来的原材料成本高问题，同时也能够有效降低返修带来的资源浪费和能源浪费，能够有效控制产品制造过程中的质量一致性，降低质量损失，有效缩短生产周期，提高生产效率。
附图说明
[0020]图1为航空发动机用TC4钛合金锥筒型零件的结构示意图。
[0021]图2为现有技术中的自由锻成型工艺的锻件设计结构图。
[0022]图3为本专利技术中的锻件设计结构图。
[0023]图4为本专利技术中的成型外模的设计结构图。
[0024]图5为本专利技术中的冲芯的设计结构图。
[0025]图6为本专利技术中的整形外模的设计结构图。
[0026]图7为本专利技术中的整形内模的设计结构图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0028]本专利技术提供了一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法，包括如下步骤：
[0029]a、根据TC4钛合金锥筒形零件的尺寸进行锻件设计，根据设计的锻件尺寸设计模具工装；该模具工装包括成型外模、冲芯、整形外模和整形内模；
[0030]如图1，航空发动机用TC4钛合金锥筒型零件尺寸分别为：大头端外径670mm，小头端外径368mm，高度415mm，小头端内孔直径230mm，大头端内孔直径561mm；
[0031]根据该零件的尺寸规格设计锻件，锻件的结构如图3所示，锻件为锥筒形结构，锻件的大头端外径670.44mm，小头端外径368.44mm，大头端内孔直径532.1mm，小头端内孔直径230mm，高度415mm；
[0032]成型外模的结构如图4所示，成型外模的高度为435mm，外径1100mm，内部锥形孔的大头端直径为578mm，小头端直径为393mm；
[0033]冲芯的结构如图5所示，冲芯为锥形结构，冲芯的高度435mm，大头端直径235.59mm，小头端直径190mm；
[0034]整形外模的结构如图6所示，整形外模的高度445mm，外径1100mm，内部锥形孔的大头端直径716mm，小头端直径392mm；
[0035]整形内模的结构如图7所示，整形内模为锥形结构，大头端直径512.59mm，小头端直径189mm，高度445mm；
[0036]b、将坯料拔长并滚圆至规定尺寸，得到锻圆，成型时间为3min；
[0037]c、将步骤b得到的锻圆放入成型外模中镦粗，再用冲芯进行冲孔，冲孔后平高，得到预锻件；
[0038]d、将步骤c得到的预锻件放入整形外模中，再将整形内模放入预锻件的冲孔中，进行整形，整形结束后，翻转180
°
脱模，得到粗锻件；整形内模在使用前，其表面预先涂润滑剂，以便于出模；
[0039]e、对粗锻件进行进一步整形，得到精锻件；
[0040]f、对精锻件进行热处理，得到该TC4钛合金锥筒型锻件。
[0041]对得到的TC4钛合金锥筒型锻件进行后续的机械加工处理，可得到航空发动机用TC4钛合金锥筒型零件产品。
[0042]以上所述仅为本专利技术的实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：a、根据TC4钛合金锥筒形零件的尺寸进行锻件设计，根据设计的锻件尺寸设计模具工装；该模具工装包括成型外模、冲芯、整形外模和整形内模；b、将坯料拔长并滚圆至规定尺寸，得到锻圆；c、将步骤b得到的锻圆放入成型外模中镦粗，再用冲芯进行冲孔，冲孔后平高，得到预锻件；d、将步骤c得到的预锻件放入整形外模中，再将整形内模放入预锻件的冲孔中，进行整形，整形结束后，翻转180
°
脱模，得到粗锻件；e、对粗锻件进行进一步整形，得到精锻件；f、对精锻件进行热处理，得到该TC4钛合金锥筒型锻件。2.根据权利要求1所述的航空发动机用TC4钛合金锥筒型锻件的制造方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永锋，张岚，钱航，
申请(专利权)人：中航卓越锻造无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：