一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法技术

本发明专利技术涉及制造行业高温合金的热加工锻造技术领域，尤其是涉及一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法。本发明专利技术首先将高温合金GH738圆柱形坯料加热保温后，依次进行软包套和硬包套，将包套好的坯料放在电炉中进行加热保温；当坯料加热完全后，依次进行镦粗工艺、弧形砧局部旋转锻造成形及矩形砧局部旋转锻造成形得到锻件，最后将锻件先后进行固溶处理、稳定化处理和时效处理完成高温合金GH738涡轮盘局部成形，得到组织均匀、性能良好的锻件。性能良好的锻件。性能良好的锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法


[0001]本专利技术涉及制造行业高温合金的热加工锻造
，尤其是涉及一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法。

技术介绍

[0002]高温合金GH738与其它结构材料相比，在更高的温度下具有优异的力学性能、较好的抗蠕变性能、良好的表面稳定性以及优异的耐腐蚀性，主要应用在航天航空和船用涡轮发动机中。涡轮盘是高温合金GH738的主要应用产品，由于材料中含有大量的强化元素，使得其高温强度高，塑性较低，加工过程中容易开裂。合金变形抗力的提高，增加了压机承受的载荷，且随着发动机向大型化、高推重比和高效率方向发展，制造大型高温合金涡轮盘零部件已成为未来发展的迫切需求。
[0003]涡轮盘的生产方式一般采用锻造工艺。由于高温合金的热加工温度范围较窄，变形温度降低会导致变形抗力急剧增大，在实际的锻造过程中采用多火次工艺，即将高温合金锻造到一定程度后回炉重新加热，继续锻造到所需尺寸，可多次重复上述操作直至锻造到成品尺寸。大型涡轮盘的整体生产流程如下：首先对坯料进行开坯，其后根据锻造工艺可分为自由锻和模锻，两者都需要将坯料镦粗至一定尺寸，自由锻进行回炉加热的多火次锻造后一次成形。模锻则需要在模具上进行最后一次成形。由于高温合金的变形抗力大且大型涡轮盘的面积尺寸大，需要对压机设备的承载能力有严格的要求。
[0004]专利CN103341586A公开了一种实现GH4738镍基高温合金涡轮盘成形方法，使用锻造前硬包套+保温棉复合保温和锻造后亚固溶温度固溶处理及双时效处理，获得了无开裂且具有良好晶粒组织以及力学性能优良的涡轮盘锻件，然而该方法重点从热处理方面改进了锻件的性能。
[0005]专利CN113458308A公开了一种实现超大型涡轮盘锻件的极限成形方法，该方法通过对中心部位预模锻成形，对边缘部位进行终模锻成形，确保锻件的形状尺寸达到要求，分步锻造的设计降低了锻造载荷，提高了压机的生产效率，但该方法对模具结构要求高，且对设备的压力要求高，国内能够满足要求的压机较少。
[0006]大型高温合金涡轮盘的锻造一般采用自由端+模锻方式。在锻造过程中变形温度越低，高温合金的变形抗力越大，模具与材料的接触面积越大，压机承受的载荷越大，但目前的锻造方式难以避免会存在上述问题，因此，迫切需要专利技术一种新型的锻造方法来降低压机承受的载荷，满足形状要求且无开裂等缺陷的高温合金涡轮盘制造方法。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，在减小压机承受载荷的前提下，避免边部开裂，获得组织力学性能良好的镍基高温合金涡轮盘锻件，从而提高设备的利用率，降低生产成本。
[0008]边部开裂主要是由于受到了拉应力的作用，而平板压缩由于摩擦和温度不均会使
材料形成鼓形，本专利技术所改进的弧形砧、工件翻转和矩形砧锻造，使工件自然地形成内凹的侧面，在最后的终成形时，边部的拉应力减少，避免了开裂。组织力学性能良好的锻件，这主要是由于本专利技术采用的一系的工艺参数，从加热到锻造及后续的热处理工艺，使最终的产品获得的组织性能。
[0009]本专利技术首先将高温合金GH738(镍基高温合金)圆柱形坯料加热保温后，依次进行软包套和硬包套，将包套好的坯料放在电炉中进行加热保温(降低了坯料温度下降的速度，减小了高温合金的变形抗力)；当坯料加热完全后，依次进行镦粗工艺、弧形砧局部旋转锻造成形及矩形砧局部旋转锻造成形得到锻件，最后将锻件先后进行固溶处理、稳定化处理和时效处理完成高温合金GH738涡轮盘局部成形，得到组织均匀，性能良好的锻件。本专利技术的高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法在锻造过程中使用局部变形锻造技术，大大降低模具与材料的接触面积，减小了压机的承受载荷。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]本专利技术提供一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，包括以下步骤：
[0012](1)预处理：将高温合金GH738圆柱形坯料在电炉中进行加热，得到一次处理坯料；
[0013](2)包套加热：利用保温棉将步骤(1)得到的一次处理坯料包裹进行软包套，然后利用不锈钢板进行硬包套，后处理后将其放入电炉中进行加热，得到二次处理坯料；
[0014](3)镦粗工艺：将步骤(2)得到的一次处理坯料转运至上平砧与下平砧的尺寸一致的压机平砧上进行压制，后处理后重复步骤(2)的包套加热过程，得到三次处理坯料；
[0015](4)弧形砧局部旋转锻造成形：将步骤(3)得到的三次处理坯料转运至上砧头为弧形砧头的压机平砧上进行一次压制，一次压制结束后翻转其上下表面进行二次压制，后处理后重复步骤(2)的包套加热过程，得到四次处理坯料；
[0016](5)矩形砧局部旋转锻造成形：将步骤(4)得到的四次处理坯料转运至上砧头为矩形砧头的压机平砧上进行锻造，后处理得到锻件；
[0017](6)热处理工艺：将步骤(5)得到的锻件先进行固溶处理，然后进行稳定化处理，最后进行时效处理完成高温合金GH738涡轮盘局部成形。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(1)中，加热过程中，加热温度为1030～1180℃，加热时间为10～15小时。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(2)中，保温棉的厚度为5～20mm，不锈钢板的厚度为0.5～1.5mm。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(2)中，加热过程中，为了降低热变形抗力和有效地利用变形过程中的动态回复和动态再结晶，同时考虑到尽可能地消除与基体共格的γ
′
相强烈的强化作用，热加工温度范围尽可能选择在动态再结晶温度和γ
′
相全部溶解温度以上初熔点以下的单相γ相区内；为此加热温度控制在1030～1180℃，保温时间为10～15h，使坯料受热均匀。
[0021]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(2)中，所述后处理为在连接处进行焊接处理。
[0022]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(3)中，压制过程中，高度尺寸的变形量为25
‑
35％，压制时间为30s。
[0023]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(3)中，压机平砧的下平砧为转台，可以在锻造的工程中自转，上平砧与下平砧的尺寸一致但不可转动。在下平砧铺一层保温棉，将二次处
理坯料放置在下平砧的中间位置，在二次处理坯料顶部再铺一层保温棉，模具的温度不低于350℃；
[0024]后处理为清除外面已经变形破损的包套(保温棉)。
[0025]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(3)中，包套加热过程中，加热温度为1030～1180℃，加热时间为2～3h。
[0026]在本专利技术的一个实施方式中，步骤(4)中，上砧头的圆弧半径为100
‑
200mm，侧面与水平方向角度为5
‑
10
°
，宽度为200～400mm，长度为下砧头的1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预处理：将高温合金GH738圆柱形坯料在电炉中进行加热，得到一次处理坯料；(2)包套加热：利用保温棉将步骤(1)得到的一次处理坯料包裹进行软包套，然后利用不锈钢板进行硬包套，后处理后将其放入电炉中进行加热，得到二次处理坯料；(3)镦粗工艺：将步骤(2)得到的一次处理坯料转运至上平砧与下平砧的尺寸一致的压机平砧上进行压制，后处理后重复步骤(2)的包套加热过程，得到三次处理坯料；(4)弧形砧局部旋转锻造成形：将步骤(3)得到的三次处理坯料转运至上砧头为弧形砧头的压机平砧上进行一次压制，一次压制结束后翻转其上下表面进行二次压制，后处理后重复步骤(2)的包套加热过程，得到四次处理坯料；(5)矩形砧局部旋转锻造成形：将步骤(4)得到的四次处理坯料转运至上砧头为矩形砧头的压机平砧上进行锻造，后处理得到锻件；(6)热处理工艺：将步骤(5)得到的锻件先进行固溶处理，然后进行稳定化处理，最后进行时效处理完成高温合金GH738涡轮盘局部成形。2.根据权利要求1所述的一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，其特征在于，步骤(1)中，加热过程中，加热温度为1030～1180℃，加热时间为10～15小时。3.根据权利要求1所述的一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，其特征在于，步骤(2)中，保温棉的厚度为5～20mm，不锈钢板的厚度为0.5～1.5mm。4.根据权利要求1所述的一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，其特征在于，步骤(2)中，加热过程中，加热温度为1030～1180℃，加热时间为3～6h。5.根据权利要求1所述的一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，其特征在于，步骤(3)中，压制过程中，高度尺寸的变形量为25
‑
35％，压制时间为30s。6.根据权利要求1所述的一种高温合金GH738涡轮盘局部成形制造方法，其特征在于，步骤(3)中，包套...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国庆，刘娟，李荣斌，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：