一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法技术

本发明专利技术属于航空产品塑性成形领域，具体涉及一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法。包括上模套(1)、上模B(2)、上模A(3)、上模垫块(4)、下模套(5)、下模B(6)、下模A(7)、下模垫块(8)、顶出杆(9)、销棒(10)，本发明专利技术提出的盘类模锻件径向分步锻造模具，在不增加模具数量的前提下实现了模具型腔径向尺寸的变换，显著降低了锻件生产的投入成本。在此基础上提出的一种大尺寸钛合金盘类模锻件的成形方法，在不降低锻件尺寸精度的情况下，实现锻造吨位降至整体锻造的40％～60％，实现大尺寸钛合金盘类模锻件成形的目的。盘类模锻件成形的目的。盘类模锻件成形的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法


[0001]本专利技术属于航空产品塑性成形领域，具体涉及一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、使用温度范围宽等诸多优点，是航空、航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材，应用范围不断扩展。其中，钛合金盘锻件多用于发动机、燃气机、直升机旋翼等零件，锻件尺寸主要集中在Φ200mm～Φ900mm，高速旋转情况下零件径向、弦向承受高频载荷影响，对锻件组织、性能有较高要求。近年来，随着飞行器性能、结构刚性要求的不断提高，其结构件也越来越呈现出大尺寸、整体结构的趋势，对零件制造技术形成了巨大考验。
[0003]钛合金属于难变形材料，加工难度大，机械加工成本高、周期长，因此小余量、精锻成形成为钛合金等难变形材料零件成形的一种发展趋势。对于钛合金盘类精锻件来说，一次锻造成形对锻造设备、锻造模具结构及材料、配套生产设备均有较高要求，生产技术难度和制造成本也较高；而采用局部锻造成形，则对锻件生产设备技术和模具要求低很多。根据现有技术来看，局部锻造方法主要分为以下两种情况：(1)局部渐近成形，即对锻件不同区逐步锻造成形，每次仅成形锻件的某一区域，优点主要体现在锻造变形抗力小，对设备吨位和模具精度要求低，可成形大尺寸锻件，缺点是锻件尺寸精度不高，表面质量差；(2)分步锻造成形方法，即每次锻造需要更换不同形状的模具来实现锻件的局部成形，多次锻造后，采用终锻模完成锻件的最终成形，优点主要表现在锻件尺寸精度高，表面质量较好，缺点是模具数量多，锻件尺寸受模具尺寸因素制约。目前，航空、航天用大尺寸钛合金盘锻件直径一般在Φ1000mm～Φ1600mm，采用常规锻造方法成形难度较大，成形后锻件机加工余量大，尺寸精度不高，而采用现有局部锻造成形方法存在材料利用率低、模具成本高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术正是针对上述现有技术中存在问题而设计提供了一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其目的是利用更换组合模具的不同模块实现模具型腔从中心到外缘的变换，分步完成盘件中心和外缘的锻造成形，减小锻件变形抗力，提高锻件成形精度，避免了现有大尺寸钛合金盘类模锻件材料利用率低，模具成本高的问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，包括上模套1、上模B2、上模A3、上模垫块4、下模套5、下模B6、下模A7、下模垫块8、顶出杆9、销棒10，其中上模A3、上模B2和上模套1依次嵌套后组合为上预锻模，上预锻模再与上模垫块4组合为上终锻模；类似的，下模A7、下模B6、下模套5和顶出杆9依次嵌套后组合为下预锻模，下预锻模再与下模垫块8组合为下终锻模；将盘锻件的轮廓沿径向分为中心部分和外缘部分，上、下预锻模首先成形盘锻件的中心部分，终锻模随后成形盘锻件的外缘部分；上模套1、上模垫块4、下模套5和下模垫块8的圆周均匀分步有4个销孔11，其中上模套1
和下模套5的销孔为通孔，上模垫块4和下模垫块8上的销孔为盲孔。
[0006]所述上模套1和下模套5的销孔直径大于销棒直径1mm～4mm。
[0007]所述上模垫块4和下模垫块8上的销孔与销棒之间的配合间隙不大于0.6mm。所述上模垫块4和下模垫块8的内、外径尺寸与上模套1和下模套5型腔的内、外径尺寸一致，高度尺寸为30mm～100mm。
[0008]所述上模套1与上模垫块4组合后型腔的高度与上模B2的高度相同。
[0009]所述下模套5与下模垫块8组合后型腔的高度与下模B6的高度相同。
[0010]所述锻造模具材料为K403高温合金。
[0011]一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具提出的径向分步成形方法如下：
[0012]步骤1，将上模套1、上模B2和上模A3组合成上预锻模后与压机上模座固定，将下模套5、下模B6、下模A7和顶出杆9组合为下预锻模后与压机下模座固定；
[0013]步骤2，将安装好的模具在加热炉内缓慢升温至锻造温度，保温8h～20h；
[0014]步骤3，将钛合金坯料放置在加热炉内加热至锻造温度，保温30min～500min；
[0015]步骤4，操作压机抬起上预锻模与上加热炉，将加热好的坯料放入预锻模中，随后放下上预锻模与上加热炉，模具与坯料一起保温5min～30min；
[0016]步骤5，操作压机使上、下预锻模闭合，中间坯锻造完成后打开预锻模，利用顶出杆9顶出锻件，放置在料架上冷却；
[0017]步骤6，待模具冷却至室温后安装上模垫块4和下模垫块8，分别利用4个销棒将上模垫块4和下模垫块8分别固定在上模套1和下模套5上；
[0018]步骤7，对中间坯表面进行机加工，消除锻造表面缺陷；
[0019]步骤8，按照步骤2和步骤3分别加热模具和中间坯；
[0020]步骤9，操作压机抬起上终锻模与上加热炉，将加热好的坯料放入终锻模中，随后放下上终锻模与上加热炉，模具与坯料一起保温5min～30min；
[0021]步骤10，操作压机使上、下终锻模闭合，锻造完成后打开终锻模，利用顶出杆9顶出锻件，放置在料加上冷却，盘类模锻件的径向分步锻造过程全部完成。
[0022]本专利技术提出的盘类模锻件径向分步锻造模具，在不增加模具数量的前提下实现了模具型腔径向尺寸的变换，显著降低了锻件生产的投入成本。在此基础上提出的一种大尺寸钛合金盘类模锻件的成形方法，在不降低锻件尺寸精度的情况下，实现锻造吨位降至整体锻造的40％～60％，实现大尺寸钛合金盘类模锻件成形的目的。
附图说明
[0023]图1为本专利技术所述模具结构示意图
[0024]图2为本专利技术所述模具结构的上模套示意图
[0025]图3为本专利技术所述中间坯示意图
[0026]图4为本专利技术所述终锻件示意图
[0027]其中，1
‑
上模套、2
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上模B、3
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上模A、4
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上模垫块、5
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下模套、6
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下模B、7
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下模A、8
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下模垫块、9
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顶出杆、10
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销棒、11
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销孔
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术进一步说明：
[0029]一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，包括上模套1、上模B2、上模A3、上模垫块4、下模套5、下模B6、下模A7、下模垫块8、顶出杆9、销棒10，其中上模A3、上模B2和上模套1依次嵌套后组合为上预锻模，上预锻模再与上模垫块4组合为上终锻模；类似的，下模A7、下模B6、下模套5和顶出杆9依次嵌套后组合为下预锻模，下预锻模再与下模垫块8组合为下终锻模；将盘锻件的轮廓沿径向分为中心部分和外缘部分，上、下预锻模首先成形盘锻件的中心部分，终锻模随后成形盘锻件的外缘部分；上模套1、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其特征在于，包括上模套(1)、上模B(2)、上模A(3)、上模垫块(4)、下模套(5)、下模B(6)、下模A(7)、下模垫块(8)、顶出杆(9)、销棒(10)；其中上模A(3)、上模B(2)和上模套(1)依次嵌套后组合为上预锻模，上预锻模再与上模垫块(4)组合为上终锻模；下模A(7)、下模B(6)、下模套(5)和顶出杆(9)依次嵌套后组合为下预锻模，下预锻模再与下模垫块(8)组合为下终锻模；将盘锻件的轮廓沿径向分为中心部分和外缘部分，上、下预锻模首先成形盘锻件的中心部分，终锻模随后成形盘锻件的外缘部分；上模套(1)、上模垫块(4)、下模套(5)和下模垫块(8)的圆周均匀分步有4个销孔(11)，其中上模套(1)和下模套(5)的销孔为通孔，上模垫块(4)和下模垫块(8)上的销孔为盲孔。2.如权利要求1所述的钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其特征在于，所述上模套(1)和下模套(5)的销孔直径大于销棒直径1mm～4mm。3.如权利要求1所述的钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其特征在于，所述上模垫块(4)和下模垫块(8)上的销孔与销棒之间的配合间隙不大于0.6mm。4.如权利要求1所述的钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其特征在于，所述上模垫块(4)和下模垫块(8)的内、外径尺寸与上模套(1)和下模套(5)型腔的内、外径尺寸一致，高度尺寸为30mm～100mm。5.如权利要求1所述的钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其特征在于，所述上模套(1)与上模垫块(4)组合后型腔的高度与上模B(2)的高度相同。6.如权利要求1所述的钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明杰，黄旭，黄利军，李雪飞，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：