一种用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法技术

本发明专利技术公开一种用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法，针对方形锻件的尺寸，首先通过辗环机设备轧制获得一个环轧件。环件高度尺寸约等于方块的宽度尺寸，环件厚度尺寸略大于方块的高度尺寸。然后按方块的长度尺寸要求在环件上确定出弧段大小。采用锯切方法，在环件上切割出要求的弧段，将弧段加热，保温一段时间后出炉锻造，平整弧段的拱高和两端面，获得尺寸合格的方形类锻件，本发明专利技术的优点是：解决了锻造塑性较差，对温度和变形敏感的高温合金和钛合金材料的方体锻件成型的问题，环轧技术和自由锻拔长技术相结合，将大部分成型过程转移到自动化轧制阶段，拔长仅用作精整，改变了传统拔长多道次、大变形的特点，提高生产效率，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法


[0001]本专利技术涉及锻件制造
，尤其是涉及一种采用大规格棒料成型尺寸较小、材质塑性较差的方形类锻件。

技术介绍

[0002]航空航天领域用的支架、平衡配重块和整流叶片等零件，组织性能要求较高，多采用高温合金、钛合金等难变形材质毛料。在研制阶段，为加快研制进度，降低工装成本，大多采用能够包容整个零件轮廓的方形类锻件。自由锻方法在锻锤上成型，操作简便，翻转受力面灵活，获得广泛应用。采用合适的棒料，将棒料放置于上下锤砧之间，使棒料轴线垂直于打击方向，通过镦粗、拔长、规方等工步最终获得尺寸、组织性能合格的锻件。但对于塑性较差、敏感材质的方形类锻件，常常因心部交替受力、过程控制不当而出现报废。专利CN106391961A公开了一种TA12A方块锻件的自由锻方法，先将坯料打成四方体，再锻成14面体，最后锻成四面体，才避免自由锻裂纹的产生。专利CN201510817994公开了一种消除钛合金锻件锤上锻造低倍清晰晶的工艺，通过严格控制变形速度和多火次小变形，按照打击
‑
翻转90
°‑
打击
‑
翻转90
°
工步才减少锻件的成批报废损失。
[0003]为了获得合格的锻件，上述方法过程控制复杂，操作难度较大，不易实现大批量稳定性制造，而且方形类锻件成型要求采用合适的棒料尺寸，即棒料圆截面要满足方形横截面的要求，遵循锻压手册和经验阐述的由圆到方成型规律，同时棒料长度尺寸要大于直径尺寸，以利于镦粗时展宽。而对于研制阶段的军品锻件，很难快速采购到规格各异、要求质量等级较高的圆棒料，尤其是小尺寸锻件需求的直径50mm～90mm棒料。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术公开一种用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法。
[0005]具体技术方案包括如下步骤：
[0006]1.一种用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]1)针对拔长时易出现缺陷的材质特性，确定方形类锻件的成型工艺路线,主要工序包括锻棒下料，制坯，轧制，切弧段，拔长，热处理，理化检测,辅助工序包括打磨、清理和检查等，制坯工序包括镦粗、冲孔和马杠扩孔或预轧，为轧制工序提供合适的环形荒坯；
[0008]2)通过所述方形类锻件确定弧段尺寸，根据金属体积相等原理，计算出弧段中径位置的弧长，对于有流线方向要求的方块锻件，弧段方向必须为锻件的流线方向根据权利要求1所述的用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法；
[0009]3)确定环轧件尺寸；根据环轧件的中径的拱高尺寸来确定环轧件中径尺寸大小和弧度夹角尺寸；为了减小弧段平整时的损伤因子，拱高尺寸越小越好，根据整形温度下不同材料的塑性变形特性，对计算出的中径尺寸和夹角大小进行优化，夹角度数和单个环件切取弧段数量的乘积等于360
°
，避免材料浪费，采用如下公式进行计算，由中径尺寸和弧段壁厚，确定环件外径尺寸和内径尺寸；
[0010][0011][0012][0013]环轧件外直径D＝2R+t；
[0014]环轧件内直径d＝2R
‑
t；
[0015]⌒
为弧段中径尺寸，单位：毫米；n为弧段数量，R为中径弧长，单位：毫米；h为拱高，单位：毫米；
[0016]4)确定下料尺寸，根据环轧件尺寸和料芯尺寸，考虑1～2％火耗烧损，计算所需要的下料料段体积，根据所述环轧件尺寸和料芯尺寸计算料段的直径和高度尺寸，一般高度尺寸为直径尺寸的1.25～2.5倍。
[0017]所述方形类锻件外形为六面体，一般为长方体，流线方向为长度方向，长度尺寸大于宽度尺寸，宽度尺寸大于高度尺寸，弧段的高度尺寸约等于方块的宽度尺寸，弧段厚度尺寸略大于方块的高度尺寸。
[0018]所述的用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法，包括如下步骤：
[0019]1)下料：将权利要求1，步骤4)中的棒料加热到1020～1040℃，保温75～140分钟，
[0020]2)镦粗和冲孔：出炉后在锻锤上对所述棒料进行镦粗和冲孔工步，然后马杠扩孔或预轧，获得环坯尺寸；
[0021]3)轧制：将步骤3)中所述的环坯加热到1020～1040℃，保温25～60分钟，出炉后在环轧机设备上对环坯轧制出要求尺寸的环轧件；最后通过锯切、拔长后获得符合要求的锻件尺寸，将锻件进行固溶和时效处理，获得组织性能合格的产品。
[0022]本专利技术的优点是：针对方形类锻件在自由锻拔长成型过程中受力状态复杂、不易控制、易出现缺陷造成废品等的现象，本专利技术提供的方法很好地解决了锻造塑性较差，对温度和变形敏感的高温合金和钛合金材料的方体锻件成型的问题，本专利技术将环轧技术和自由锻拔长技术相结合，将大部分成型过程转移到自动化轧制阶段，拔长仅用作精整，改变了传统拔长多道次、大变形的特点，由于小规格棒料价格高于大规格棒料，很大程度上提高了产品合格率和拔长生产效率，且降低了材料成本。
附图说明
[0023]图1为常规方形类锻件生产方法及常见缺陷；
[0024]图2为图2为本专利设计的工艺路线；
[0025]a)下料，b)制坯，c)轧制，d)切弧段e)拔长
[0026]1‑
上锤砧2
‑
弧段3
‑
下锤砧；
[0027]图3为方形类锻件和弧段形状尺寸示意图；
[0028]图4为为弧段中径尺寸计算示意图；
具体实施方式
[0029]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1：
[0031]针对图3方形类锻件4，材质为GH4169高温合金，锻件尺寸
×
(50
±
3)
×
(45
±
3)单位：mm，采用图1常规工艺路线，需要棒料直径为Φ70mm，在自由锻锤上由圆截面锻成矩形截面过程中，出现裂纹缺陷。采用图2的工艺方法，步骤如下：
[0032]步骤1：确定图3中弧段5的尺寸。
[0033]参考图3、图4，其中图4中，CD为弧段AB的拱高h，O为圆心，θ为弧段AB的圆心角(以度数表示)，弧段的高度尺寸B1约等于方块的宽度尺寸B，弧段厚度尺寸t略大于方块的高度尺寸H。根据金属体积相等原理，计算出弧段中径位置的弧长
⌒
。
[0034]B1＝55，t＝50，中径弧长
⌒
＝127
[0035]步骤2：确定图4弧段中径尺寸和环轧件尺寸。
[0036]取弧段数量n＝16，圆心角θ＝360/16＝22.5
°
；
[0037]弧段中径R＝127...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)针对拔长时易出现缺陷的材质特性，确定方形类锻件的成型工艺路线,主要工序包括锻棒下料，制坯，轧制，切弧段，拔长，热处理，理化检测,辅助工序包括打磨、清理和检查等，制坯工序包括镦粗、冲孔和马杠扩孔或预轧，为轧制工序提供合适的环形荒坯；2)通过所述方形类锻件确定弧段尺寸，根据金属体积相等原理，计算出弧段中径位置的弧长，对于有流线方向要求的方块锻件，弧段方向必须为锻件的流线方向根据权利要求1所述的用大规格棒料成型小尺寸方形类锻件的方法；3)确定环轧件尺寸；根据环轧件的中径的拱高尺寸来确定环轧件中径尺寸大小和弧度夹角尺寸；为了减小弧段平整时的损伤因子，拱高尺寸越小越好，根据整形温度下不同材料的塑性变形特性，对计算出的中径尺寸和夹角大小进行优化，夹角度数和单个环件切取弧段数量的乘积等于360
°
，避免材料浪费，采用如下公式进行计算，由中径尺寸和弧段壁厚，确定环件外径尺寸和内径尺寸；确定环件外径尺寸和内径尺寸；确定环件外径尺寸和内径尺寸；其中，
⌒
为弧段中径尺寸，单位：毫米；n为弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：马栓柱，王文丰，黄明星，郭晓明，佟振朋，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：