ＴｉＡｌ金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置及方法制造方法及图纸

ＴｉＡｌ金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置及方法，它涉及一ＴｉＡｌ金属间化合物类锻件的成形方法及装置。本发明专利技术解决了传统锻造技术对ＴｉＡｌ金属间化合物材料进行锻造时存在坯料热量损失大、变形抗力大、锻造变形量小、锻造困难等问题。所述坯料加热室和模具加热室相邻设置且二者之间设置有活动隔板，通过上下拉动活动隔板可实现坯料加热室的炉膛与模具加热室的炉膛相互贯通、坯料加热室的炉膛与模具加热室的炉膛相互独立。分别在不同加热室中将ＴｉＡｌ坯料和模具加热至１２３０℃～１３００℃和８００℃～１０００℃；打开活动隔板１０将ＴｉＡｌ坯料沿着载料台推入模具加热室内并放入模具型腔中；合模锻造。本发明专利技术用于ＴｉＡｌ金属间化合物材料高温锻造成形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种TiAl金属间化合物类锻件的成形方法及装置，属于锻造成形工 艺

技术介绍
随着航空航天、汽车制造等行业迅猛发展，业界对轻质耐热结构材料的性能提出 了越来越高的要求。在这种背景下，具有低密度、高比强度、高比模量以及优异的高温机械 性能、抗氧化性能的TiAl金属间化合物材料成为近十几年来材料领域研究的重点，并有可 能在一些领域一定范围之内成功取代部分传统高温结构材料——钛基合金、镍基合金。但是，TiAl金属间化合物具有Lltl型有序晶体结构，晶体对称性低、滑移系少，在 1000°C以下具有又硬又脆的力学特性，加工成形非常困难。目前对TiAl材料的锻造成形， 通常需要在1200°C以上的温度采用等温变形的方式，才能顺利进行。然而，传统等温锻造 过程要求模具温度与坯料温度相同，目前没有合适的模具材料能够满足在如此高温下进行 等温成形的要求。如果采用普通锻造工艺，降低模具预热与实际工作温度，则锻造过程中高 温坯料向低温模具传递热量极快，使得高温坯料散热过快、变形抗力激增、每次锻造变形量 小、模具损伤严重，难以有效成形所需零件甚至锻造无法完成。
技术实现思路
本专利技术旨在解决利用传统锻造技术对TiAl金属间化合物材料进行锻造时存在 的坯料向模具散热过快、变形抗力大、模具损伤严重、锻造成形难以完成等问题，提出一种 。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是本专利技术所述的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置包括坯料高温 加热元件5、模具高温加热元件19、凸模14和凹模17，所述成形装置还包括坯料加热室7、 模具加热室16和活动隔板10，所述坯料加热室7和模具加热室16相邻设置且二者之间设 置有活动隔板10，通过上下拉动活动隔板10可实现坯料加热室7的炉膛与模具加热室16 的炉膛相互贯通(活动隔板10向上拉移时，能实现坯料加热室7的炉膛与模具加热室16 的炉膛相互贯通)、坯料加热室7的炉膛与模具加热室16的炉膛相互独立(活动隔板10向 下插入时，能实现坯料加热室7的炉膛与模具加热室16的炉膛相互独立，即不贯通)；凸模 14、凹模17的工作端均置于模具加热室16内，凸模14的型面与凹模17的型面上下相对应 设置构成TiAl金属间化合物类锻件型腔；所述坯料加热室7和模具加热室16均为密闭室 体；在坯料加热室7内设置有坯料高温加热元件5，模具高温加热元件19，模具加热室16的 上下壁体上设置有模具高温加热元件19。利用权利上述成形装置的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形方法是 按照以下步骤实现的步骤一、将TiAl金属间化合物锻件坯料1放入坯料加热室7内的载料台6上进 行加热并保温，与此同时，在模具加热室16内对锻造模具凸模14和凹模17进行加热并保 温；将凸模14和凹模17加热至800°C 1000°C，将TiAl金属间化合物锻件坯料1加热至 1230°C 1300°C ；步骤二、当锻造模具凸模14和凹模17达到预定温度时，且TiAl金属间化合物锻 件坯料1加热保温完毕后，打开坯料加热室7和模具加热室16之间的活动隔热板10，将 TiAl金属间化合物锻件坯料1沿着载料台6从坯料加热室7推至模具加热室16内，并夹持 放入凹模17的型腔之内；步骤三、关闭隔板10、坯料加热室炉门8以及模具加热室炉门18，准备锻造；步骤四、锻造凸模14、凹模17在压机作用下进行合模、保压，完成锻造过程；TiAl 金属间化合物锻件坯料1在凸模14、凹模17构成的模具型腔内成形，从而获得TiAl金属间 化合物锻件成品2。本专利技术具有以下有益效果本专利技术采用独立相邻并可贯通的两个加热室分别加热坯料与锻造模具，避免传统 锻造过程中坯料从加热炉移动到模具型腔过程中热量的大量损失，使TiAl金属间化合物 高温锻造成形易于完成。本专利技术方法的实质是使用一套具有两个独立相邻且可贯通的加热 室的加热系统，分别将锻造模具和坯料加热至不同的温度，并可将坯料无热量损失快速移 动到模具上进行锻造成形。一、采用独立相邻并可贯通的两个加热室分别加热坯料与锻造模具，TiAl金属间 化合物坯料1始终在坯料加热室7与模具加热室16内快速移动，热量损失控制在最小的程 度。有效缓解了锻造过程中由于热量损失而引发的变形抗力高的间题，使得锻造成形容易 进行。二、本专利技术工艺方法模具加热温度为800°C 1000°C，低于TiAl金属间化合物坯 料加热1230°C 1300°C，可以采用高温合金制造锻造模具，同时避免了锻造过程中模具损 伤严重的问题。三、由于TiAl坯料变形时温度降低情况的缓解、变形抗力升高不明显，提高了锻 造制品的成品率和材料利用率，并有效的改善了锻件组织性能与力学性能。同时每道次锻 造成形中坯料变形量相应增大，减少了锻造道次，降低了重复加热的能量损耗，有效地提高 生产效率、合理控制了生产成本。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图(双室高温锻造成形装置)；图2是将坯料放入 模具型腔的示意图；图3是锻造成形后的示意图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式所述的TiAl金 属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置包括坯料高温加热元件5、模具高温加热元件 19、凸模14和凹模17，其特征在于所述成形装置还包括坯料加热室7、模具加热室16和活 动隔板10，所述坯料加热室7和模具加热室16相邻设置且二者之间设置有活动隔板10，通过上下拉动活动隔板10可实现坯料加热室7的炉膛与模具加热室16的炉膛相互贯通(活 动隔板10向上拉移时，能实现坯料加热室7的炉膛与模具加热室16的炉膛相互贯通)、坯 料加热室7的炉膛与模具加热室16的炉膛相互独立(活动隔板10向下插入时，能实现坯 料加热室7的炉膛与模具加热室16的炉膛相互独立，即不贯通)；凸模14、凹模17的工作 端均置于模具加热室16内(凸模14穿过模具加热室16的上端壁体，凹模17穿过模具加 热室16的下端壁体，凸模、凹模安装在压力机上，凸模、凹模与加热室是独立的；模具加热 室16是一个完整的炉子，只是模具加热室16上下端开了一个凸凹模大小的孔，让凸凹模可 以伸进炉中工作)，凸模14的型面与凹模17的型面上下相对应设置构成TiAl金属间化合 物类锻件型腔；所述坯料加热室7和模具加热室16均为密闭室体；在坯料加热室7内设置 有坯料高温加热元件5，模具高温加热元件19，模具加热室16的上下壁体上设置有模具高 温加热元件19。本实施方式中所述坯料加热室7和模具加热室16应紧密相邻，所述活动隔板10 为绝热隔板。本实施方式所述凸模14、凹模17应选择高温合金材料制成，因为凸模14、凹模17 的工作温度较一般锻造更高(800°C 1000°C )。具体实施方式二 结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式所述坯料加热 室7包括坯料加热室炉体3和坯料加热室炉门8，所述坯料加热室炉门8安装在远离模具加 热室16的坯料加热室炉体3的侧壁上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式所述模具加热 室16包括模具加热室炉体20和模具加热室炉门18，所述模具加热室炉门18安装在远离坯 料加热室7的模具加热室炉体20的侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＴｉＡｌ金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置，所述成形装置包括坯料高温加热元件（５）、模具高温加热元件（１９）、凸模（１４）和凹模（１７），其特征在于：所述成形装置还包括坯料加热室（７）、模具加热室（１６）和活动隔板（１０），所述坯料加热室（７）和模具加热室（１６）相邻设置且二者之间设置有活动隔板（１０），通过上下拉动活动隔板（１０）可实现坯料加热室（７）的炉膛与模具加热室（１６）的炉膛相互贯通、坯料加热室（７）的炉膛与模具加热室（１６）的炉膛相互独立；凸模（１４）、凹模（１７）的工作端均置于模具加热室（１６）内，凸模（１４）的型面与凹模（１７）的型面上下相对应设置构成ＴｉＡｌ金属间化合物类锻件型腔；所述坯料加热室（７）和模具加热室（１６）均为密闭室体；在坯料加热室（７）内设置有坯料高温加热元件（５），模具高温加热元件（１９），模具加热室（１６）的上下壁体上设置有模具高温加热元件（１９）。

【技术特征摘要】
一种TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置，所述成形装置包括坯料高温加热元件(5)、模具高温加热元件(19)、凸模(14)和凹模(17)，其特征在于所述成形装置还包括坯料加热室(7)、模具加热室(16)和活动隔板(10)，所述坯料加热室(7)和模具加热室(16)相邻设置且二者之间设置有活动隔板(10)，通过上下拉动活动隔板(10)可实现坯料加热室(7)的炉膛与模具加热室(16)的炉膛相互贯通、坯料加热室(7)的炉膛与模具加热室(16)的炉膛相互独立；凸模(14)、凹模(17)的工作端均置于模具加热室(16)内，凸模(14)的型面与凹模(17)的型面上下相对应设置构成TiAl金属间化合物类锻件型腔；所述坯料加热室(7)和模具加热室(16)均为密闭室体；在坯料加热室(7)内设置有坯料高温加热元件(5)，模具高温加热元件(19)，模具加热室(16)的上下壁体上设置有模具高温加热元件(19)。2.根据权利要求1所述的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置，其特征 在于所述坯料加热室(7)包括坯料加热室炉体(3)和坯料加热室炉门(8)，所述坯料加热 室炉门(8)安装在远离模具加热室(16)的坯料加热室炉体(3)的侧壁上。3.根据权利要求2所述的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置，其特征 在于所述模具加热室(16)包括模具加热室炉体(20)和模具加热室炉门(18)，所述模具 加热室炉门(18)安装在远离坯料加热室(7)的模具加热室炉体(20)的侧壁上。4.根据权利要求3所述的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置，其特 征在于所述成形装置还包括载料台(6)，所述载料台(6)位于坯料加热室(7)及模具加热 室(16)的炉膛内，即所述载料台(6) —部分置于坯料加热室炉体(3)的底端面上，所述载 料台(6)的另一部分置于模具加热室炉体(20)的底端面上，且所述载料台(6)的另一部分 的端面与凹模(17)接触。5.根据权利要求4所述的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置，其特 征在于所述坯料加热室(7)还包括硅酸铝保温层(4)，所述坯料加热室炉体(3)和载料台 (6)均采用强度较高的高温粘土耐火砖材料制成；在料加热室炉体(3)和载料台(6)的内 表面上铺设硅酸铝保温层(4)。6.根据权利要求3、4或5所述的TiAl金属间化合物类锻件的双室高温锻造成形装置， 其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡连喜，王尔德，叶磊，孙宏飞，王欣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]