【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锻造，具体为基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺。
技术介绍
1、钛合金材料具有比强度高，中温性能良好和耐腐蚀等显著优点。室温下，钛合金的比拉伸强度是高强度结构钢的1.26倍，是高轻度铝合金的1.38倍。在400～500℃温度范围内，钛合金的比持久强度、比蠕变强度和比疲劳强度都明显优于耐热不锈钢。因此，钛合金已越来越广泛地应用在飞机航空发动机制造领域。用钛合金代替耐热不锈钢制造压气机叶盘和叶片，不仅可以极大地减轻零件重量，还可以显著降低由于离心力作用产生的拉应力。而压气机叶片是航空发动机的关键零件之一，品种多、结构复杂、精度高，其加工工艺复杂、工作量大、工作条件恶劣，与其他零件相比，叶片有其自身的形状特点和性能要求，叶片的制造技术更是有别于其他零件，在航空发动机制造领域占据重要位置。
2、叶片的主要制造工艺分为毛坯制造和机械加工两个阶段，毛坯的制造分为铸造和锻造，机械加工过程包括铣削加工、涂层加工、表面强化加工等。而锻造叶片最大的优势就是叶片强度高，叶片锻造的工艺也由半精锻逐步发展为精锻工艺。半精锻叶片的叶身留有少量机械余量，需要通过机械加工和抛光工艺去除表面余量，因此破坏了叶片表面部分的金属流线，影响并限制其工作强度。精锻叶片的生产效率更高，省去了大量的机械加工，能够极大地节约原材料，且又省去了抛光工序，保证了叶片表面的完整性和金属流线的连续性，提高了叶片的强度和疲劳寿命，能够满足航空发动机对叶片的高性能指标要求，但是现有的精锻工艺往往采用四火精锻成型，多火次锻造对叶片的显微组织、理化性
技术实现思路
1、针对现有叶片精锻工艺采用多火次锻造对叶片的显微组织、理化性能和锻件表面质量的均有影响的问题，本专利技术提供了一种基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其采用两火精锻，得到的叶片的显微组织更加均匀、理化性能更加优异、锻件表面质量基本实现“零缺陷”，进一步提高叶片表面的完整性，而且大大缩短了精锻制造过程的生产周期，节约了制造成本，提高了经济效益。
2、其技术方案是这样的：基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于，其包括以下步骤：1、下料；将钛合金长棒材圆形棒料按照工艺所需尺寸进行切割，得到所需下料件，下料件重量偏差控制在±2g以内；
3、2、表面清理；对下料件进行表面清理，去除其表面残留的切削液；
4、3、涂料保护；先将下料件放入加热炉中加热，加热温度设置在100℃～200℃，加热时间设置在30～90分钟，然后从加热炉中取出下料件，对零件表面进行均匀喷涂玻璃涂料，涂层厚度控制在0.06mm～0.10mm，喷涂后将下料件放置通风处或烘干；
5、4、加热、制坯；先将有涂料保护的下料件，放于加热炉中加热，加热温度选择为tβ-（30～50）℃，加热至下料件受热均匀，将加热完成的下料件从炉中取出先放入第一个模具型腔进行挤杆成型，转移时间不超过5秒，快速按下压力机工作按钮进行打击，待设备结束打击后将挤压件取出，然后立刻将坯料转移到第二个模具型腔中同时进行叶片榫头镦粗成型和叶片型面预锻变形，转移时间不宜超过3秒，快速按下压力机工作按钮进行打击，待设备结束打击后将坯料取出，空冷后测量制批件的尺寸，检查其表面质量，得到符合工艺要求的制坯件；
6、5、表面清理；对制坯件进行表面清理，去除制坯件表面的氧化皮、残余的涂料，以提高制坯件的表面粗糙度；
7、6、涂料保护；将制坯件放入加热炉中，加热温度设置在100℃～200℃，加热时间设置在30～90分钟，然后从加热炉中取出制坯件，对零件表面进行均匀喷涂玻璃涂料，涂层厚度控制在0.03 mm～0.1 mm，喷涂后将制坯件放置通风处或烘干；
8、7、加热、终锻、切边；将有涂料保护的制坯件放于加热炉中加热，加热温度选择为tβ-（30～50）℃，保温至制坯件受热均匀，将加热好的制坯件从炉中取出放入终锻模下模，转移时间不超过7秒，快速按下压力机打击按钮进行打击，待终锻模上模座回到初始位置后就取出终锻件，将热锻件放入切边模下模型腔，进行切边，切边后的终锻件空冷后，检测其尺寸和表面质量，叶片型面厚度单边预留有0.15mm～0.25mm的化铣量，终锻过程的叶片榫头变形量在10%～30%，叶片叶型变形量控制在30%～50%；
9、8、化铣；将切边后的终锻件，放入配置好化铣液的化铣槽液中，对锻件单面厚度去除0.03mm～0.10mm，以去除终锻件表面的α污染层；
10、9、振动光饰；
11、10、热处理；
12、11、弯扭校正；对终锻件的缘板、扭角及弯曲尺寸进行检查和判定，针对超差尺寸进行修正，使其尺寸要求满足工艺要求；
13、12、厚度分组；对终锻件的厚度进行检查，以厚度相差0.02mm～0.05mm中任一数值作为分组依据，进行分组；
14、13、化铣；将分组后的锻件分别放入化铣槽液中，针对各组分别通过控制零件在槽液中的腐蚀停留时间，均匀去除终锻件型面预留厚度，以满足最终成品叶片的厚度要求；
15、14、最终检验并转入机加工；检验锻件表面是否存在缺陷、尺寸是否符合工艺要求，对合格的叶片转入机加工。
16、进一步的，步骤9中，将终锻件放入振动光饰机中，光饰时间为4～15小时，频率设置为40～50赫兹，光饰介质选择不同规格的陶瓷介质，使零件各个表面能够充分光饰，光饰结束后使用清水清洗零件，去除残余在零件表面的光饰液，然后将零件放入干燥机中，时间10～30分钟，去除零件表面的水分。
17、进一步的，所有用于锻造加热的加热炉和用于热处理的热处理炉，炉温均匀性要求±10℃。
18、进一步的，步骤3和步骤6中，玻璃涂料与纯水按照涂料：纯水=1:2的体积比例进行混合配比后使用，配比后至少搅拌4小时，混合均匀、表面无明显气泡后使用。
19、进一步的，步骤4和步骤7中的模具在使用时，模具温度保持在150℃～300℃，模具表面需要喷涂石墨润滑剂，石墨润滑剂由石墨乳和纯水配比而成，其体积比为1:1.5，配比后需要至少搅拌6小时，混合均匀后使用。
20、进一步的，步骤2和步骤5中采用钢砂抛丸、吹砂、振动光饰或腐蚀中的一种或多种对坯料表面进行清理。
21、进一步的，当步骤10热处理的次数大于1时，在热处理之间对叶片进行步骤11所述的弯扭校正。
22、本专利技术的有益效果为：（1）步骤3和步骤6采用的玻璃涂料，其目的之一在于保护钛合金在高温加热过程中避免氧化，目的之二在于因压气机叶片尺寸较小，涂料附着在坯料表面起到保温作用，延缓在坯料转移过程中带来的温降，目的之三在于玻璃涂料在锻造变形过程中能够起到很好的润滑作用，有利于金属的流动成型。
23、（2）步骤4中利用一次坯料加热进行连续两次锻造的打击变形，此工序设置两套模具，第一套模具的作用是将下料件进行挤杆成型，第二套模具的作用是同时进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于，其包括以下步骤：1、下料；将钛合金长棒材圆形棒料按照工艺所需尺寸进行切割，得到所需下料件，下料件重量偏差控制在±2g以内；
2.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：步骤9中，将终锻件放入振动光饰机中，光饰时间为4～15小时，频率设置为40～50赫兹，光饰介质选择不同规格的陶瓷介质，使零件各个表面能够充分光饰，光饰结束后使用清水清洗零件，去除残余在零件表面的光饰液，然后将零件放入干燥机中，时间10～30分钟，去除零件表面的水分。
3.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：所有用于锻造加热的加热炉和用于热处理的热处理炉，炉温均匀性要求±10℃。
4.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：步骤3和步骤6中，玻璃涂料与纯水按照涂料：纯水=1:2的体积比例进行混合配比后使用，配比后至少搅拌4小时，混合均匀、表面无明显气泡后使用。
5.根据
6.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：步骤2和步骤5中采用钢砂抛丸、吹砂、振动光饰或腐蚀中的一种或多种对坯料表面进行清理。
7.根据权利要求1或3所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：当步骤10热处理的次数大于1时，在热处理之间对叶片进行步骤11所述的弯扭校正。
...【技术特征摘要】
1.基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于，其包括以下步骤：1、下料；将钛合金长棒材圆形棒料按照工艺所需尺寸进行切割，得到所需下料件，下料件重量偏差控制在±2g以内；
2.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：步骤9中，将终锻件放入振动光饰机中，光饰时间为4～15小时，频率设置为40～50赫兹，光饰介质选择不同规格的陶瓷介质，使零件各个表面能够充分光饰，光饰结束后使用清水清洗零件，去除残余在零件表面的光饰液，然后将零件放入干燥机中，时间10～30分钟，去除零件表面的水分。
3.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工艺，其特征在于：所有用于锻造加热的加热炉和用于热处理的热处理炉，炉温均匀性要求±10℃。
4.根据权利要求1所述的基于钛合金材料的航空发动机压气机叶片的两火精锻工...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐红芳，周敏，李伟，张学良，李平，
申请(专利权)人：无锡航亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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