一种航空发动机材料制造技术

本发明专利技术公开了一种航空发动机材料

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机材料TA12A碾环成型方法


[0001]本专利技术涉及航空飞机制造
，具体涉及一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法
。

技术介绍

[0002]TA12A
合金是一种综合性能良好的近
α
型热强钛合金，该合金的长时间工作温度可达
550℃。TA12A
合金的主要特点包括高强度
、
低密度
、
良好的耐腐蚀性
、
良好的焊接性能和优秀的耐高温性能，由于其较低的密度和良好的力学性能，能够有效提高载荷能力和降低重量，可以在航空航天领域中用于制造飞机结构件以及航天器部件
。
[0003]目前，
TA12A
合金中的合金元素种类较多，且含量较高，工艺塑性差，尤其是在相变点温度以下锻造，且物料温度较低时，锻造过程易出现裂纹，可锻造的温度区间较窄
。
采用温度由高到低的常规锻造工艺生产的产品，高低倍组织不均，性能及探伤水平不能稳定地满足相关技术要求，严重影响了产品质量和成品率
。
因此，钛合金碾环成型技术面临着进一步提高成型精度和表面质量
、
降低生产成本
、
增加材料利用率等的发展方向
。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法
。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法，包括以下步骤：
S1、
预热准备：首先取材料为
TA12A
的圆柱形坯料，在坯料表面喷涂保温涂料，在温度为
T
β
‑
30℃
至
T
β
‑
50℃
下，将坯料在炉中加热
200min
，然后取出，再在坯料外圆包裹保温棉，回炉继续加热
25min
后出炉；其中，圆柱形坯料的直径记为
Φ
，高度记为
H
，
T
β
为坯料的相变点温度；
S2、
镦粗冲孔：在
850~950℃
的温度条件下，先将出炉后的坯料镦至高度为
0.45H~0.47H
，然后用冲头对坯料进行冲孔，冲孔底片厚度为
0.05H~0.15H
，冲孔采用正面冲孔与反面冲孔交替的方式，带冲头滚圆；然后空冷至室温，得到锻件；其中，正面冲孔的冲头高度与坯料镦粗后的高度相同，反面冲孔的冲头高度为坯料镦粗后高度的
1/3
；
S3、
环轧1火：在温度为
T
β
‑
25℃
至
T
β
‑
45℃
的条件下，将锻件加热保温
100~120min
，进行一次环轧，然后回炉保温
55~65min
，再进行二次环轧，锻后空冷至室温；
S4、
环轧2火：在温度为
T
β
‑
20℃
至
T
β
‑
30℃
的条件下，将锻件加热保温
75~100min
，进行一次环轧，然后回炉保温
40~55min
，再进行二次环轧，锻后空冷至室温；
S5、
环轧3火：在温度为
T
β
‑
25℃
至
T
β
‑
45℃
的条件下，将锻件加热保温
50~75min
，进行一次环轧，
然后回炉保温
30~45min
，再进行二次环轧，环轧至所需大小，锻后空冷至室温，最后进行后处理，得到成型件
。
[0006]说明：通过上述方法，利用相变重结晶原理，在两相区以下进行三次不同温度
、
不同保温时间下的轧环，使
TA12A
坯料的组织均匀，提高钛合金稳定性与再现性，同时，通过对镦粗冲孔工艺参数的设定，能够使得冲孔更加容易进行，通过正面与反面相结合的方式，能够使坯料成环更加容易进行
。
[0007]进一步地，所述步骤
S3
环轧1火与步骤
S4
环轧2火中，环轧均采用卧式碾环机碾环，采用
2000t
油压机轧平端面；步骤
S5
环轧3火中环轧采用立式碾环机碾环
。
[0008]说明：通过上述碾环机的分步骤区别设置，能够利用钛合金材料的加工特性，使碾环过程更加顺利；在多次碾环过程中，钛合金材料的内部组织结构更均匀，在步骤
S3
环轧1火与步骤
S4
环轧2火中利用卧式碾环机较大的处理能力，快速
、
高效地对锻件进行预轧，步骤
S5
环轧3火中利用立式碾环机的稳定性
、
碾磨加工性能较好的特性，配合3次环轧过程，能够增强轧环处理效果，使所得到的钛合金的力学性能较好
。
[0009]进一步地，步骤
S5
中，将锻件放入到温装炉中进行加热，温装炉内温度为
830~870℃
，保温
10~15min
；得到成型件
。
[0010]说明：通过后处理步骤，能够加强钛合金材料的表面性质，使其更加符合航空材料应用要求
。
[0011]进一步地，步骤
S2
中，将锻件镦粗冲孔至其所需高度，所需高度为
0.42H~0.43H
，通过选择冲头，控制冲孔得到的锻件内径为
k
×
Φ
，其中，
k
为比例系数，取值范围为
0.10~0.80
，步骤
S1
中，若坯料的高径比小于
1.4
，
k
的取值为
0.43~0.80
；若坯料的高径比为
1.4~2
，
k
的取值为
0.41~0.42
；否则，
k
的取值为
0.10~0.40。
[0012]说明：通过对冲孔内径尺寸的设定，可以将冲孔得到的内径与坯料的高径比结合，使冲孔得到的锻件环型内部的组织更好，避免冲头选用不合适，造成成环困难
、
以及成环的内部性质受冲孔影响造成不均一
、
不紧密的问题，同时可以让冲孔变得更加容易，节省冲孔时间
。
[0013]进一步地，步骤
S2
镦粗冲孔中，通过控制压力，将变形量控制在
31~33%
；步骤
S3
环轧1火中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
预热准备：首先取材料为
TA12A
的圆柱形坯料，在坯料表面喷涂保温涂料，在温度为
T
β
‑
30℃
至
T
β
‑
50℃
下，将坯料在炉中加热
200min
，然后取出，再在坯料外圆包裹保温棉，回炉继续加热
25min
后出炉；其中，圆柱形坯料的直径记为
Φ
，高度记为
H
，
T
β
为坯料的相变点温度；
S2、
镦粗冲孔：在
850~950℃
的温度条件下，先将出炉后的坯料镦至高度为
0.45H~0.47H
，然后用冲头对坯料进行冲孔，冲孔底片厚度为
0.05H~0.15H
，冲孔采用正面冲孔与反面冲孔交替的方式，带冲头滚圆；然后空冷至室温，得到锻件；其中，正面冲孔的冲头高度与坯料镦粗后的高度相同，反面冲孔的冲头高度为坯料镦粗后高度的
1/3
；
S3、
环轧1火：在温度为
T
β
‑
25℃
至
T
β
‑
45℃
的条件下，将锻件加热保温
100~120min
，进行一次环轧，然后回炉保温
55~65min
，再进行二次环轧，锻后空冷至室温；
S4、
环轧2火：在温度为
T
β
‑
20℃
至
T
β
‑
30℃
的条件下，将锻件加热保温
75~100min
，进行一次环轧，然后回炉保温
40~55min
，再进行二次环轧，锻后空冷至室温；
S5、
环轧3火：在温度为
T
β
‑
25℃
至
T
β
‑
45℃
的条件下，将锻件加热保温
50~75min
，进行一次环轧，然后回炉保温
30~45min
，再进行二次环轧，环轧至所需大小，锻后空冷至室温，最后进行后处理，得到成型件
。2.
如权利要求1所述的一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法，其特征在于，所述步骤
S3
环轧1火与步骤
S4
环轧2火中，环轧均采用卧式碾环机碾环，采用
2000t
油压机轧平端面；步骤
S5
环轧3火中环轧采用立式碾环机碾环
。3.
如权利要求1所述的一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法，其特征在于，步骤
S5
中，后处理为：将锻件放入到温装炉中进行加热，温装炉内温度为
830~870℃
，保温
10~15min
；得到成型件
。4.
如权利要求1所述的一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法，其特征在于，步骤
S2
中，将锻件镦粗冲孔至
0.42H~0.43H
，控制冲孔得到的锻件内径为
k
×
Φ
，其中，
k
为比例系数，取值范围为
0.10~0.80。5.
如权利要求4所述的一种航空发动机材料
TA12A
碾环成型方法，其特征在于，步骤
S2

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹，朱宝平，黄超，蒋立，
申请(专利权)人：陕西长羽航空装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：