一种超高载荷钛合金回转体锻件模具及锻造成形方法技术

本发明专利技术公开了一种超高载荷钛合金回转体锻件模具及锻造成形方法，主要涉及超大尺寸锻件锻造成形塑性加工领域，其中，锻件模具由预锻上模、终锻上模组和底模构成；锻造成形主要包括制备饼形坯料、预锻和终锻三个步骤。本发明专利技术的锻造模具结构简单，操作简便，可有效降低超大尺寸钛合金回转体锻件锻造所需的设备压力；采用本发明专利技术锻造模具的锻造方法，可大幅提升锻件充型能力，以低吨设备生产超高载荷锻件，获得尺寸、性能满足设计需求的超大尺寸钛合金回转体锻件。合金回转体锻件。合金回转体锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种超高载荷钛合金回转体锻件模具及锻造成形方法


[0001]本专利技术涉及超大尺寸锻件锻造成形塑性加工领域，尤其涉及一种超高载荷钛合金回转体锻件模具及锻造成形方法。

技术介绍

[0002]钛合金材料变形抗力大，在现有技术中，投影面积大于1m2的超大尺寸钛合金回转体锻件对锻造设备的载荷要求较高，通常需要使用5MN以上的锻造设备进行生产，而目前国内拥有该吨位锻造设备的企业较少。随着我国航空产业的飞速发展，型号设计层面对超大尺寸钛合金锻件的需求量逐渐增加，仅依靠不断提升设备吨位的简单、粗放方法来开展超大尺寸钛合金锻件生产已无法满足当前产业高效、创新、绿色的生产模式。

技术实现思路

[0003]基于上述问题，本专利技术的目的是提供一种超高载荷钛合金回转体锻件模具及锻造成形方法，本专利技术采用如下技术方案：
[0004]本专利技术提供了一种超高载荷钛合金回转体锻件模具，包括预锻上模、终锻上模组和底模；所述预锻上模的底面设置有预锻上型腔；所述终锻上模组包括模架，所述模架底部设置有可转动的终锻上模，所述终锻上模的底面设置有终锻上型腔；所述底模的顶面设置有锻造下型腔；
[0005]使用时，首先所述锻造下型腔即可与所述预锻上型腔配套使用，又可与所述终锻上型腔配套使用；当所述预锻上型腔和锻造下型腔配套使用时，可将饼形坯料加工成预锻坯；当所述锻造下型腔和终锻上型腔配套使用时，通过控制所述终锻上模按照压制上抬旋转压制的循环锻造方法，可将所述预锻坯加工成终锻件。
[0006]优选的，所述模架的外壁上设置有环形轨道槽，所述终锻上模的外壁上呈环形均布有多个连接槽；
[0007]所述环形轨道槽的外侧设置有多个槽型连接件，各所述槽型连接件与各所述连接槽互相一一对应，所述槽型连接件的一端延伸至所述连接槽中，另一端延伸至所述环形轨道槽中。
[0008]优选的，所述槽型连接件的外侧设置有驱动杆。
[0009]优选的，所述槽型连接件与所述环形轨道槽之间设置有滚珠。
[0010]优选的，所述模架的外壁上呈环形均布多个旋转标记位，所述终锻上模的外壁上设置有一个定位标记位。
[0011]优选的，所述终锻上型腔的周围均布有多个导向凸台，各所述导向凸台设置在所述终锻上模的底面；所述锻造下型腔的周围均布有多个导向槽，各所述导向槽设置在所述底模的顶面，所述导向槽的数量与所述导向凸台的数量相同，且所述导向槽与所述导向凸台嵌入配合。
[0012]优选的，所述预锻上模上设置有两个导向滑杆，所述底模上设置有两个导向滑孔，
所述预锻上模与所述底模配套使用时，所述导向滑杆嵌入到相对应的所述向滑孔中。
[0013]优选的，所述锻造下型腔的底部设置有顶料杆孔，所述顶料杆孔中设置有顶料杆。
[0014]本专利技术还提供了一种超高载荷钛合金回转体锻造成形方法，包括上述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，该方法包括以下步骤：
[0015]步骤一，制备饼形坯料，使用大型平板模对棒料进行多火次镦饼锻造，制备饼形坯料；
[0016]步骤二，预锻，将所述饼形坯料置于所述预锻上模和底模中，使得所述饼形坯料在配套使用的所述预锻上型腔、锻造下型腔中进行多火次的预锻，制备预锻坯；
[0017]步骤三，终锻，将所述预锻坯置于所述终锻上模和底模中，使得所述预锻坯在配套使用的终锻上型腔、锻造下型腔中，通过控制所述终锻上模组按照压制
‑
上抬
‑
旋转
‑
压制的循环锻压方式，制备终锻件。
[0018]优选的，在所述步骤一中，铣平棒料端面，保证棒料两端面与轴心垂直度≤0.5，粗糙度≤Ra6.3，棱边倒角R30～R50；按工艺要求规格下料的棒料在电炉中加热，加热温度为在T
β
‑
(30～50)℃范围内选取；
[0019]在所述步骤二中，对所述饼形坯料进行预热，预热温度控制在100℃～200℃，并且保温20～30分钟；取出所述饼形坯料后全表面喷涂钛合金专用锻造润滑剂；喷涂完毕后将所述饼形坯料置于电炉中加热，加热温度为在T
β
‑
(30～50)℃范围内选取；同时需要提前将所述预锻上模和底模置于加热炉内加热；
[0020]在所述步骤三中，对所述预锻坯进行预热，预热温度控制在100℃～200℃，并且保温20～30分钟；取出所述预锻坯后全表面喷涂钛合金专用锻造润滑剂；然后将所述预锻坯置于电炉中加热，加热温度为在T
β
‑
(30～50)℃范围内选取，加热时间按0.6～0.7min/mm计算，且所述预锻坯加热至最终保温时间后出炉使用硅酸铝纤维毡软包套，包套后入炉，到温后保温30～45min出炉锻造；同时，需提前将所述终锻上模和底模(3)置于加热炉内加热。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0022]本专利技术的锻造模具结构简单，操作简便，可有效降低超大尺寸钛合金回转体锻件锻造所需的设备压力；采用本专利技术锻造模具的锻造方法，可大幅提升锻件充型能力，以低吨设备生产超高载荷锻件，获得尺寸、性能满足设计需求的超大尺寸钛合金回转体锻件。
附图说明
[0023]下面结合附图说明对本专利技术作进一步说明。
[0024]图1为本专利技术实施例一中超高载荷钛合金回转体锻件模具的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例一中预锻上模与底模配合的剖视图；
[0026]图3为本专利技术实施例一中终锻上模组与底模配合的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例一中终锻上模组与底模配合的剖视图；
[0028]图5为本专利技术实施例一中槽型连接件的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例一中图4中A处的局部放大图；
[0030]图7为本专利技术实施例一中终锻上模组中旋转标记位、定位标记位的结构示意图；
[0031]图8为本专利技术实施例一中旋转标记位与定位标记位的配合结构示意图；
[0032]图9为本专利技术实施例一中终锻件的顶面结构示意图；
[0033]图10为本专利技术实施例一中终锻件的底面结构示意图；
[0034]图11为本专利技术实施例一中预锻上型腔的结构示意图；
[0035]图12为本专利技术实施例一中终锻上型腔的结构示意图；
[0036]图13为本专利技术实施例一中锻造下型腔的结构示意图；
[0037]图14为本专利技术实施例一中饼形坯料的结构示意图；
[0038]图15为本专利技术实施例一中终锻件的顶面结构示意图；
[0039]图16为本专利技术实施例二中超高载荷钛合金回转体的低倍组织图；
[0040]图17为本专利技术实施例二中超高载荷钛合金回转体的显微组织图。
[0041]附图标记说明：1、预锻上模；101、预锻上型腔；102、预锻凹槽；2、终锻上模组；201、模架；202、终锻上模；203、终锻上型腔；204、导向凸台；205、终锻凸起；206、终锻凹槽；3、底模；301、锻造下型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于，包括：预锻上模(1)，所述预锻上模(1)的底面设置有预锻上型腔(101)；终锻上模组(2)，所述终锻上模组(2)包括模架(201)，所述模架(201)底部设置有可转动的终锻上模(202)，所述终锻上模(202)的底面设置有终锻上型腔(203)；底模(3)，所述底模(3)的顶面设置有锻造下型腔(301)；使用时，首先所述锻造下型腔(301)即可与所述预锻上型腔(101)配套使用，又可与所述终锻上型腔(203)配套使用；当所述预锻上型腔(101)和锻造下型腔(301)配套使用时，可将饼形坯料(14)加工成预锻坯(15)；当所述锻造下型腔(301)和终锻上型腔(203)配套使用时，通过控制所述终锻上模(202)按照压制
‑
上抬
‑
旋转
‑
压制的循环锻造方法，可将所述预锻坯(15)加工成终锻件(16)。2.根据权利要求1所述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于：所述模架(201)的外壁上设置有环形轨道槽(4)，所述终锻上模(202)的外壁上呈环形均布有多个连接槽(5)；所述环形轨道槽(4)的外侧设置有多个槽型连接件(6)，各所述槽型连接件(6)与各所述连接槽(5)互相一一对应，所述槽型连接件(6)的一端延伸至所述连接槽(5)中，另一端延伸至所述环形轨道槽(4)中。3.根据权利要求2所述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于：所述槽型连接件(6)的外侧设置有驱动杆(7)。4.根据权利要求2所述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于：所述槽型连接件(6)与所述环形轨道槽(4)之间设置有滚珠(8)。5.根据权利要求1所述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于：所述模架(201)的外壁上呈环形均布多个旋转标记位(9)，所述终锻上模(202)的外壁上设置有一个定位标记位(10)。6.根据权利要求1所述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于：所述终锻上型腔(203)的周围均布有多个导向凸台(204)，各所述导向凸台(204)设置在所述终锻上模(202)的底面；所述锻造下型腔(301)的周围均布有多个导向槽(302)，各所述导向槽(302)设置在所述底模(3)的顶面，所述导向槽(302)的数量与所述导向凸台(204)的数量相同，且所述导向槽(302)与所述导向凸台(204)嵌入配合。7.根据权利要求1所述的超高载荷钛合金回转体锻件模具，其特征在于：所述预锻上模(1)上设置有两个导向滑杆(11)，所述底模(3)上设置有两个导向滑孔(12)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：花魁，王海鹏，刘保亮，宋阿敏，
申请(专利权)人：西安三角防务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：