钛合金叶片的低成本锻造成形方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金叶片的低成本锻造成形方法，其特征在于，采用挤压制坯和终锻成形两个工序，首先设计挤压坯料的形状和尺寸，然后设计挤压模具，再制造挤压模具；再生产挤压坯料；挤压工序之后进行终锻工序，锻造出合格的钛合金叶片锻件，减少了部分工序模具使用，缩短了生产周期，降低了成本。本发明专利技术主要用于航空发动机钛合金叶片锻造成形。于航空发动机钛合金叶片锻造成形。于航空发动机钛合金叶片锻造成形。

【技术实现步骤摘要】
钛合金叶片的低成本锻造成形方法


[0001]本专利技术涉及一种航空发动机钛合金叶片的制造方法，特别是涉及了钛合金叶片的低成本锻造成形方法。

技术介绍

[0002]叶片是航空发动机关键零件，它的制造量占整机制造量的三分之一左右。发动机的特殊结构组成及工作原理对叶片的性能提出了很高的要求，同时发动机内温度、气流和压力影响叶片的使用情况。由于空气动力学的要求，通常情况下，叶片呈现复杂的曲面结构，这给制造工艺带来难度。
[0003]钛合金叶片锻件传统的锻造成形方法包括：挤杆、镦头、预锻和终锻四个工序，每个工序需要设计专用的模具，同时每个主工序后面需要跟随多道辅助工序，比如打磨、吹砂、腐蚀等，传统的工艺方法需要工装数量多，而且生产周期长。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种钛合金叶片的低成本锻造成形方法，通过采用挤压制坯和终锻成形的方式，锻造出合格的钛合金叶片锻件，减少了部分工序模具使用，缩短了生产周期，降低了成本。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所述钛合金叶片的低成本锻造成形方法，其技术方案包括以下步骤：
[0006]挤压制坯：设计挤压坯料的形状和尺寸，根据钛合金叶片锻件的形状和尺寸，依据终锻成形过程中变形量的要求，计算出挤压坯料方形榫头的尺寸及挤压坯料叶身的两个凸弧面的尺寸，叶身和榫头的连接处经过倒圆处理，设计出挤压坯料的形状和尺寸；设计挤压模具，挤压模具包括左半模、右半模和冲头，依据挤压坯料的形状和尺寸，设计左半模和右半模的形状和尺寸，其中左半模和右半模的榫头部分高度为钛合金棒料高度再加10mm；挤压模具配备挤压模套，挤压模套设有可调松紧机构；制造挤压模具，要求左半模和右半模型腔的粗糙度为3.2以上，要求左半模和右半模挤压成形部分的粗糙度为1.6以上；生产挤压坯料，生产采用的设备为压力机，压力机设有顶出装置，在钛合金棒料表面涂覆钛合金专用的玻璃润滑剂后，将钛合金棒料加热至钛合金相变点以下 20～40℃，保温20～30分钟；将挤压模具预热至200～300℃，将左半模和右半模放入挤压模套内，将钛合金棒料放入挤压模具中，压力机带动冲头下落，在挤压坯料叶身成形10mm后,调解挤压模套的可调松紧机构，使左半模和右半模在水平方向上各向外侧退出0.5mm，以便冲头继续下落使后续钛合金能够顺畅流动；冲头下落至挤压坯料榫头设计要求的高度尺寸停止，然后冲头升起，顶出装置将左半模和右半模顶出挤压模套，左半模和右半模自然分开，取出挤压坯料；
[0007]终锻成形：将挤压坯料清理干净后，涂覆钛合金专用玻璃润滑剂，将挤压坯料加热至钛合金相变点以下20～40℃，保温10～20分钟；将终锻模具预热至 200～300℃，将终锻模具装入终锻模套中；终锻工序采用压力机进行，将挤压坯料放在终锻模具的下模中，压力
机带动终锻；模具上模下落，与挤压坯料接触并继续下行，达到终锻件尺寸后停止。
[0008]优选地，所述冲头通过冲头模套安装在压力机上，生产挤压坯料时通过控制压力机下落的精确尺寸和在冲头与冲头模套之间设置垫片来保证榫头高度。
[0009]优选地，所述的钛合金叶片锻造成形的方法，其中所述挤压模具材料优选为4Cr5W2VSi。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0011]本专利技术所述的钛合金叶片的低成本锻造成形方法，采用挤压制坯和终锻成形两个工序锻造钛合金叶片锻件，通过两套工装和较短的锻造过程制出合格锻件，与传统工艺采用挤杆、镦头、预锻和终锻四个工序相比，本专利技术可以节约 50％的模具设计、制造周期和成本，同时因辅助工序的减少，可以缩短锻造工艺过程的生产周期和成本，本专利技术的锻造成形方法生产效率更高，便于自动化大批量生产。
[0012]本专利技术的挤压工序中，设计出的挤压坯料形状和尺寸非常优越，第一，形状简单，挤压坯料只包括一个方形的榫头和一个只有两个凸弧面的叶身；第二，尺寸合理，挤压坯料方形榫头的尺寸及挤压坯料叶身的两个凸弧面的尺寸是根据钛合金叶片锻件的形状和尺寸以及终锻工序中变形量的要求计算出来的，因此非常合理，后续加工中的辅助工序相应减少，不会产生原料及制造成本的浪费。
附图说明
[0013]附图1挤压坯料结构示意图。
[0014]附图2钛合金叶片锻件结构示意图。
具体实施方式
[0015]实施本专利技术所述的钛合金叶片的低成本锻造成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手等设备。下面以牌号为TC4的钛合金为例来详细说明该方法的具体实施方式：
[0016]该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Al量5.5％～6.8％、含 V量3.5％～4.5％、含Fe量≤0.30％、含C量≤0.10％、含N量≤0.05％、含H量≤0.015％、含O量≤0.20％、其他元素单个≤0.10％且总和≤0.40％、余量为Ti。
[0017]本方法的步骤如下：
[0018]如图1和图2所示，设计挤压坯料的形状和尺寸，根据钛合金叶片锻件的形状和尺寸，依据终锻工序中变形量的要求，计算出挤压坯料方形榫头1的尺寸及挤压坯料叶身2的两个凸弧面的尺寸，叶身2和榫头1的连接处经过倒圆处理，设计出挤压坯料6的形状和尺寸；
[0019]设计挤压模具，挤压模具包括左半模、右半模和冲头，依据挤压坯料的形状和尺寸，设计左半模和右半模的形状和尺寸，其中左半模和右半模的榫头部分高度为钛合金棒料高度再加10mm；挤压模具配备挤压模套，挤压模套设有可调松紧机构；
[0020]制造挤压模具，要求左半模和右半模型腔的粗糙度为3.2以上，要求左半模和右半模挤压成形部分的粗糙度为1.6以上；
[0021]生产挤压坯料，生产采用的设备为压力机，压力机设有顶出装置，在钛合金棒料表
面涂覆钛合金专用的玻璃润滑剂后，将钛合金棒料加热至钛合金相变点以下30℃，保温20分钟；将挤压模具预热至200℃，将左半模和右半模放入挤压模套内，将钛合金棒料放入挤压模具中，压力机带动冲头下落，在挤压坯料叶身2成形10mm后,调解挤压模套的可调松紧机构，使左半模和右半模在水平方向上各向外侧退出0.5mm,以便冲头继续下落使后续钛合金能够自由流动；冲头下落至挤压坯料榫头1设计要求的高度尺寸停止，然后冲头升起，顶出装置将左半模和右半模顶出挤压模套，左半模和右半模自然分开，取出挤压坯料；
[0022]将挤压坯料清理干净后，涂覆钛合金专用玻璃润滑剂，将挤压坯料加热至钛合金相变点以下30℃，保温10分钟；将终锻模具预热至200℃，将终锻模具装入终锻模套中；终锻工序采用压力机进行，将挤压坯料放在终锻模具的下模中，压力机带动终锻模具上模下落，与挤压坯料接触并继续下行，达到终锻件尺寸后停止。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金叶片的低成本锻造成形方法，其特征在于，包括以下步骤：挤压制坯：设计挤压坯料的形状和尺寸，根据钛合金叶片锻件的形状和尺寸，依据终锻成形过程中变形量的要求，计算出挤压坯料方形榫头的尺寸及挤压坯料叶身的两个凸弧面的尺寸，叶身和榫头的连接处经过倒圆处理，设计出挤压坯料的形状和尺寸；设计挤压模具，挤压模具包括左半模、右半模和冲头，依据挤压坯料的形状和尺寸，设计左半模和右半模的形状和尺寸，其中左半模和右半模的榫头部分高度为钛合金棒料高度再加10mm；挤压模具配备挤压模套，挤压模套设有可调松紧机构；制造挤压模具，要求左半模和右半模型腔的粗糙度为3.2以上，要求左半模和右半模挤压成形部分的粗糙度为1.6以上；生产挤压坯料，生产采用的设备为压力机，压力机设有顶出装置，在钛合金棒料表面涂覆钛合金专用的玻璃润滑剂后，将钛合金棒料加热至钛合金相变点以下20～40℃，保温20～30分钟；将挤压模具预热至200～300℃，将左半模和右半模放入挤压模套内，将钛合金棒料放入挤压模具中，压力机带动冲头下落，在挤压坯料叶身成形10mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：强超，
申请(专利权)人：贵州安大航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：