镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法技术

本发明专利技术公开了一种镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法，为获得组织和性能优良的该合金锥形环锻件和实现精确轧制，该方法包括以下步骤：合金棒料经加热镦粗变形４０％～４５％制成实心圆饼再冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的３０％～３５％后制成空心圆饼；空心圆饼经加热轧环变形３５％～４０％后制成矩形环坯并把该环坯加热装进胀形模内胀变形１０％～１５％后制成锥形预轧坯；锥形预轧坯经加热装进轧环机辗轧模具并在该模具的锥形孔型内辗轧变形２５％～３０％后成形为锥形环锻件。辗轧时，上述预轧坯沿径向的展宽速度是２ｍｍ／ｓ～１５ｍｍ／ｓ，受到的径向轧制力是４００００ｋｇ～２２００００ｋｇ。该方法主要用于航空发动机或地面燃气轮机锥形环锻件的成形，采用该方法可以获得沿零件外形呈流线分布的环面为复杂曲面的锥形环锻件。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种环形锻件的轧制成形方法，特别是涉及了镍基高温合金锥 形环锻件的辗轧成形方法。
技术介绍
采用镍基高温合金(如GH901等材料牌号)制造的航空发动机或地面燃气 轮机的锥形环锻件，如涡轮外环、低压涡轮喷口罩等部件由于长期在高温下工月右i^标fX]^]曰h^'h4台匕a々口々口薛々'l^: 1F， 3co、敢1十只'fl寸乂灯wli i口j皿乂j卞|工[3匕,久^1、1;&/^ i土。大型锥形环件成型制造新工艺及其数值模拟(王泽武等，《核动力工程》，第28巻第2期，第69 72页，2007年4月)文公开了 种锥形环件的成形 工艺，该T艺包括制坯、加热、轧制及后续加丁。采用该T.艺轧制普通碳素钢 的锥形环件时是把轧环机的主辊、芯辊和抱辊加工成锥形后再把锥形环坯轧制 成锥形环件的。采用该工艺轧制锥形环件，由于是靠主辊、芯辊和抱辊的锥面 形状来确定锥形环件的锥面形状，靠锥辊来轧制其高度，因此，只能轧制内外 环面为平整面的简单锥形环件(如该文图示的那样)，而且对于锥度或高度不一 样的锥形环件，需要更换辊型，正如该文所指出的锥形环件不同于矩形截面环 件，在轴向上环件有一定斜度，需要重新设计主辊、芯辊和抱辊。由此可知， 采用该工艺不可能轧制出内外环面为复杂曲面的锥形环件，而且轧制不同形状 的简单锥形环件时频繁更换辊型将会增加制造成本、延长生产周期和不利于设夂lV'維沖^关上述锥形环件成型制造新工艺并未公开轧制镍基高温合金锥形环锻件的具体工艺歩骤，若采用该工艺轧制镍基高温合金锥形环锻件，存在的问题如下当需要轧制环面为复杂曲面的锥形环锻件时，只能靠增大加工余量的方法先轧制成该文所公布的环面为平整面的锥形环锻件，再通过机加工成环面为复杂曲面的锥形环锻件。这样加工而成的锥形环锻件，环锻件毛坯的加工余量大，锻 件尺寸精度较差，锻件的外形流线不能沿零件外形分布；由于加工量较大，既 费时费力和浪费大量的贵重高温合金材料，又切断了锻件的外形流线从而对锻 件的组织和性能产生不利影响。轧制镍基高温合金锥形环锻件时，从合金棒料到最终轧制成锥形环锻件， 合金的变形量对环锻件的组织和性能影响很大，其变形量选择不准，将会造成 环锻件晶粒粗大、轧伤、轧裂、易产生飞边等缺陷，从而影响锻件的交付和使用。有鉴于此，本专利技术提供了种镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种准确的变形量来实现镍基高温合金锥 形环锻件精确辗轧成形的方法，采用该方法辗礼的锥形环锻件沿零件外形呈流 线分布，并具有优良的组织和性能。为解决上述技术问题，本专利技术所述镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方 法，其技术方案包括以下步骤把按规格下料的镍基高温合金棒料加热到变形温度，经镦粗使其变形 40% 45%得到实心圆饼；把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的30% 35%后得到空心圆饼；加热所述51 '七、0饼到变形温度后使其被乳环变形3 5% 40%后得到矩形环 坯;把所述矩形环坯加热到变形温度后装进胀形模内被胀形变形10% 15%后得 到锥形预轧坯；加热所述锥形预乳坯到变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所 述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的锥形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型形状 变形25% 30%，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧成準形环锻件。当构成上述锥形孔型的辗轧模具的锥形面是曲面时，辗轧成形的锥形环锻件的环面为曲面；当构成上述锥形孔型的辗轧模具的锥形面是平整面时，辗轧 成形的锥形环锻件的环面为平整面。辗轧时，上述预轧坯沿径向的展宽速度是2mm/s 15mm/s，受到的径向轧 制力是40000 kg 220000kg。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下本专利技术把按规格下料的镍基高温合金棒料从镦粗、冲孔、制矩形环坯、制 锥形预轧坯到辗轧成锥形环锻件的整个工艺过程，通过选用准确的变形量和使 用辗轧模具来使锥形环锻件成形，获得了组织均匀和性能优良的锥形环锻件。以牌号为GH901的镍基高温合金为例，经检测该合金锥形环锻件不同部位的金 相低倍组织，未发现有粗晶、裂纹、伤痕、缩孔等缺陷；经检测该合金锥形环 锻件在575'C的拉伸性能，其抗拉强度为1000MPa 1040MPa (大于使用要求的 960MPa)，其伸长率为0.2%时的屈服强度为730MPa 790MPa (大于使用要求 的690MPa)，断后伸长率为12% 18% (大于使用要求的8%);经检测该合金锥 形环锻.件的布氏硬度为345 355，满足了使用要求；经检测该合金锥形环锻件形量不大于0.05% (小于使用要求的0.1%)。从该合金锥形环锻件的理化检测结 果可知，采用上述方法辗轧成形的该合金锥形环锻件取得了预料不到的技术效田.^!^珠卩7甘乂击田戒歩 ;t^7 乂^乂乂i陶/^ j !义力3C^fCo本专利技术还通过在轧环机上安装辗轧模具来实现镍基高温合金锥形环锻件的 辗轧成形，即在轧环机的芯辊上安装芯辊模，在其主辊上安装主辊模，芯辊模 与主辊模合模后能够形成用于辗轧锥形环锻件的锥形孔型，从而把锥形环锻件 的成形方式山主辊、芯辊和锥辊辗轧成形改进为主要山模具辗轧成形，并且通 过改变构成所述锥形孔型的辗轧模具的锥形面的形状，便可辗轧成形不同环面 形状的锥形环锻件，从而使该模具能辗轧出环面为曲面或平整面的锥形环锻件。并且，采用本方法辗轧镍基高温合金锥形环锻件，可以获得沿零件外形分布 的环面为复杂曲面流线的锥形环锻件，提高了锥形环锻件的尺寸精度，从而可以实现精确轧制，减少锥形环锻件的机械加工余量和贵重高温合金材料的浪费;当辗轧不同环面形状的环锻件时，只需更换辗轧模具上形成所述锥形孔型的模 块即可，而不必更换轧环机的主辊、芯辊和抱辊等部件，从而可以降低锥形环 锻件的制造成本、縮短生产周期并有利于设备的维护保养。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一歩详细说明。 图1是矩形环坏的制坯工艺流程图。,o .a維平领生i+7的*什7:丁廿、、志禾13阳图3是锥形预轧坯装进辗轧模具的结构图。 图4是锥形预轧坯辗轧成锥形环锻件的工艺过程图。 图5是图4所示的辗轧工艺过程的俯视方向示意图。 图6是辗轧成形的锥形环锻件沿其中心线的纵剖面图。 图7 (a)是图6所示a部位的金相低倍组织图。 图7 (b)是图6所示b部位的金相低倍组织图。 图7 (c)是图6所示e部位的金相低倍组织图。 图8 (a)是第二种结构的辗轧模具孔型图。图8 (b)是采用图8 (a)所示的辗轧模具孔型轧成的锥形环锻件沿其中心 线的纵剖面图。图9 (a)是是第三种结构的辗轧模具孔型图。图9 (b)是采用图9 (a)所示的辗轧模具孔型轧成的锥形环锻件沿其中心 线的纵剖面图。图10 (a)是第四种结构的辗轧模具孔型图。图10 (b)是采用图10 (a)所示的辗轧模具孔型轧成的锥形环锻件沿其中 心线的纵剖面图。具体实施方式实施本专利技术所述的镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手等设备。下面以牌号为GH901的变形镍基高 温合金为例来详细说明该方法的具体实施例方式该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为含C量0.020% 0.060%、 含Cr量11.00%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法，其特征在于，包括以下步骤：把按规格下料的镍基高温合金棒料加热到变形温度，经镦粗使其变形４０％～４５％得到实心圆饼；把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的３０％～３５％后得到空心圆饼；加热所述空心圆饼到变形温度后使其被轧环变形３５％～４０％后得到矩形环坯；把所述矩形环坯加热到变形温度后装进胀形模内被胀形变形１０％～１５％后得到锥形预轧坯；加热所述锥形预轧坯到变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的锥形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型形状变形２５％～３０％，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧成锥形环锻件。

【技术特征摘要】
1. 一种镍基高温合金锥形环锻件的辗轧成形方法，其特征在于，包括以下步骤把按规格下料的镍基高温合金棒料加热到变形温度，经镦粗使其变形40％～45％得到实心圆饼；把所述实心圆饼冲孔使其孔径尺寸是其外径尺寸的30％～35％后得到空心圆饼；加热所述空心圆饼到变形温度后使其被轧环变形35％～40％后得到矩形环坯；把所述矩形环坯加热到变形温度后装进胀形模内被胀形变形10％～15％后得到锥形预轧坯；加热所述锥形预轧坯到变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的锥形孔型内被轧环机辗轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，杨勇，吴永安，刘峰，邹元博，邹伟，刘清，谢建斌，谢永富，陈再鼎，姜耸，
申请(专利权)人：贵州航宇科技发展有限公司，贵州安大航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]