一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法技术

本发明专利技术提供一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，涉及钛合金材料加工制备技术领域。首先预制内含缺陷的钛合金棒材，并在不同的锻造工艺下进行锻造，得到多个内含缺陷的钛合金锻件；再确定各钛合金锻件中缺陷的位置；将包含缺陷的锻件加工成试样小块，并利用工业CT对试样小块进行检测，确定不同锻造变形量下的缺陷体积；求取缺陷原始体积尺寸和不同锻造变形量下的缺陷体积尺寸的差值作为钛合金棒材锻造过程中缺陷尺寸变化变量；将缺陷尺寸变化变量与棒材锻造过程的变形量进行拟合，得到缺陷尺寸变化量与棒材锻造变形量的函数关系模型，实现钛合金锻件中缺陷尺寸变化的预测。寸变化的预测。寸变化的预测。

【技术实现步骤摘要】
一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法


[0001]本专利技术涉及钛合金材料加工制备
，尤其涉及一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法。

技术介绍

[0002]适航条例规定了“限寿”件必须进行适当的损伤容限评估，以确定在零件的批准寿命期内，开展适航材料缺陷数据累积机制研究，建立限寿件缺陷数据库框架，通过建立结构化、标准化、程序化数据体系，可以有效支撑航空发动机的产品研发，提高数据资源的共享效率。对限寿件安全寿命评估起到重要的支撑作用，为新材料、新工艺在发动机上的高可靠应用奠定坚实的基础。通过人工植入缺陷的方法来制备内含缺陷的钛合金棒材，随后对内含缺陷的棒材进行锻造，，通过预测缺陷在棒材锻造过程中尺寸的变化，从而建立与我国工业水平和技术特点相匹配的缺陷数据方法，实现钛合金中缺陷数据的有效积累。为建立与我国工业水平和技术特点相匹配的自主适航体系提供技术和理论支持。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，实现对锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：预制内含缺陷的钛合金棒材；
[0006]步骤2：将内含缺陷的钛合金棒材在不同的锻造工艺下进行锻造，得到多个内含缺陷的钛合金锻件；
[0007]步骤3：利用超声检测各钛合金锻件中缺陷的位置；
[0008]步骤4：将包含缺陷的锻件加工成试样小块，使缺陷位于试样小块中心，利用工业CT对试样小块进行检测，记录不同锻造变形量下缺陷的直径和高度，进而确定不同锻造变形量下的缺陷体积；
[0009]步骤5：求取缺陷原始体积尺寸和不同锻造变形量下的缺陷体积尺寸的差值作为钛合金棒材锻造过程中缺陷尺寸变化变量；
[0010]步骤6：将钛合金棒材锻造过程中缺陷尺寸变化变量与棒材锻造过程的变形量进行拟合，得到钛合金棒材加工成锻件的过程中缺陷尺寸变化量与棒材锻造变形量的函数关系模型，实现钛合金锻件中缺陷尺寸变化的预测。
[0011]优选地，所述钛合金棒材加工成锻件的过程中缺陷尺寸变化量与棒材变形量的函数关系模型如下公式所示：
[0012]Max{(V1‑
V2)}＝A*X+B*X2+C*X3+D
[0013]其中，V1为锻件中的缺陷体积；V2为棒材中缺陷的原始体积；X为棒材锻造变形量；
A、B、C、D为常数。
[0014]优选地，所述步骤1预制的钛合金棒材尺寸为直径100mm，高度160mm，内置的缺陷尺寸为直径4mm，高度4mm。
[0015]优选地，所述步骤2将内置缺陷的钛合金棒材在锻造温度：910℃、930℃、950℃、970℃，变形量：20％，40％，60％，80％的工艺下进行锻造。
[0016]优选地，所述步骤4利用机加工的方式将锻件加工加工成20mm
×
20mm
×
25mm的试样小块，缺陷位于试样小块中心。
[0017]本专利技术方法首先解决了在实际生产中钛合金出现缺陷难以检测，获得的数据难以支撑钛合金中缺陷数据累计的研究工作的问题，通过人工植入缺陷的方法来制备内含缺陷的钛合金锻件，随后对锻件内部的缺陷进行检测，记录缺陷在棒材锻造变形中的尺寸变化，从而建立与我国工业水平和技术特点相匹配的缺陷尺寸变化预测方法，实现钛合金中缺陷数据的有效积累。该方法首先对棒材内置的缺陷尺寸进行记录，随后对棒材进行锻造，记录锻件中缺陷的尺寸，对缺陷在加工过程中尺寸变化进行分析，建立一种预测锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的模型，其核心思想是，针对材料的整个加工过程：缺陷在棒材中的尺寸
→
棒材的变形工艺
→
缺陷在锻件中的尺寸
→
缺陷尺寸变化与变形工艺的关系
→
根据锻件中缺陷尺寸和锻造工艺溯源棒材中缺陷的尺寸。通过模型对在检测过程中的缺陷进行记录以及溯源，从而对缺陷数据进行累计，为建立与我国工业水平和技术特点相匹配的自主适航体系提供技术和理论支持。
[0018]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，先记录缺陷原始尺寸，之后在不同的锻造变形量和变形条件下对内含缺陷的钛合金棒材进行锻造加工处理，并针对成型锻件通过超声检测技术确定内含缺陷的大致位置，再用CT检测锻件中的缺陷尺寸，计算变形前和变形后缺陷的体积之差，作为缺陷尺寸变化量；将钛合金棒材锻造过程中缺陷尺寸变化变量与锻造变形量进行拟合，得到钛合金棒材加工成锻件的过程中缺陷尺寸与材料宏观变形量函数关系的模型，进而实现对缺陷尺寸变化的预测。本专利技术方法可以有效的建立与我国工业体系相适应的钛合金材料中缺陷数据的累计方法，为建立与我国工业水平和技术特点相匹配的自主适航体系提供技术和理论支持。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法流程图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的试样小块加工过程示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的锻件中缺陷尺寸的CT检测结果图；
[0022]图4为本专利技术实施例提供的缺陷尺寸变化量与棒材锻造变形量的函数关系模型示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0024]本实施例中，一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0025]步骤1：预制内含缺陷的钛合金棒材；
[0026]本实施例中，预制的钛合金棒材尺寸为直径100mm，高度160mm，并在棒材圆心处植入缺陷，缺陷尺寸为直径4mm，高度4mm。
[0027]步骤2：将内含缺陷的钛合金棒材在不同的锻造工艺下进行锻造，得到多个内含缺陷的钛合金锻件；
[0028]本实施例将内置缺陷的钛合金棒材在锻造温度：910℃、930℃、950℃、970℃，变形量：20％，40％，60％，80％的工艺下进行锻造。
[0029]步骤3：利用超声检测各钛合金锻件中缺陷的位置；
[0030]步骤4：利用机加工的方式将包含缺陷的锻件加工成20mm
×
20mm
×
25mm的试样小块，使缺陷位于试样小块中心，并利用工业CT对试样小块进行检测，记录不同锻造变形量下缺陷的直径和高度，进而确定不同锻造变形量下的缺陷体积；
[0031]本实施例中，先利用超声检测大致确定缺陷在锻件中的大致位置，然后利用机加工的方式将锻件加工加工成20mm
×
20mm
×
25mm的试样小块，加工过程如图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：预制内含缺陷的钛合金棒材；步骤2：将内含缺陷的钛合金棒材在不同的锻造工艺下进行锻造，得到多个内含缺陷的钛合金锻件；步骤3：利用超声检测各钛合金锻件中缺陷的位置；步骤4：将包含缺陷的锻件加工成试样小块，使缺陷位于试样小块中心，利用工业CT对试样小块进行检测，记录不同锻造变形量下缺陷的直径和高度，进而确定不同锻造变形量下的缺陷体积；步骤5：求取缺陷原始体积尺寸和不同锻造变形量下的缺陷体积尺寸的差值作为钛合金棒材锻造过程中缺陷尺寸变化变量；步骤6：将钛合金棒材锻造过程中缺陷尺寸变化变量与棒材锻造过程的变形量进行拟合，得到钛合金棒材加工成锻件的过程中缺陷尺寸变化量与棒材锻造变形量的函数关系模型，实现钛合金锻件中缺陷尺寸变化的预测。2.根据权利要求1所述的一种锻造过程中钛合金锻件内部缺陷尺寸变化的预测方法，其特征在于：所述钛合金棒材加工成锻件的过程中缺陷尺寸变化量与棒材变形量的函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡雨升，杨兴远，吉海宾，任德春，姜沐池，刘意，雷家峰，杨锐，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：