镍基高温合金异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异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异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６０％～６５％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；空心圆饼经加热被环轧变形２０％～２５％后得到矩形环坯，矩形环坯经加热再次被环轧变形２０％～２５％后得到矩形预轧坯；预轧坯经加热装进轧环机辗轧模具并在该模具的异形孔型内被辗轧变形４０％～４５％后成形为异形环锻件。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燃气轮机异形环锻件的成形，采用该方法可以获得沿零件外形呈流线分布的异形环锻件。

【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异 形环锻件的辗轧成形方法。
技术介绍
采用镍基高温合金(如GH4169等材料牌号)制造的航空发动机或地面燃 气轮机的异形环锻件，如机匣等零部件由于长期在恶劣的环境下工作，要求锻 件具有较好的性能及组织稳定性。2005年3月2日公开的中国专利技术专利说明书CN 1586754A公开了一种外台 阶截面环件轧制成形的方法，所述环件的纵向截面是一种非矩形的外台阶形状， 即所述环件属于异形环锻件的一种特殊形状。该方法包括下料、制坯、轧制及 后续加工，采用该方法轧制的异形环件是由轧环机的主辊(即驱动辊)和芯辊 直接形成的孔型来实现异形环件的变形成形。采用该工艺轧制不同形状的异形 环件时，需要重新更换辊型，而频繁更换辊型将会增加制造成本、延长生产周 期和不利于设备的维护保养。上述环件轧制成形方法并未公开轧制镍基高温合金异形环锻件的具体工艺 步骤，轧制镍基高温合金异形环锻件时，从合金棒料到最终轧制成异形环锻件， 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，木专利技术提供了一种镍基高温合金异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异 形环锻件在辗轧模具内成形的方法，采用该方法精确轧制的环件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异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100(TC 105(TC的变形温度，经 镦粗使其变形60% 65%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上述变形温度后使其被轧环变形20% 25%后得到矩 形环坯;把所述矩形环坯加热到上述变形温度后再次被轧环使其变形20% 25% 后得到矩形预轧坯；加热所述预轧坯到上述变形温度，把所述预轧坯装迸轧环机辗轧模具，所 述预轧坯的纵向截面在辗轧模具的异形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型产生 连续局部塑性变形，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧变形40% 45% 后成为异形环锻件。当采用上述方法辗轧成形不同形状的异形环锻件时，只需把辗轧模具的孔 型按环锻件的截面形状来调整，更换相应的模具模块便可。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、制矩形预轧坯、 到辗轧成异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 来使异形环锻件成形，获得了组织均匀和性能优良的异形环锻件。以牌号为 GH4169的镍基高温合金为例，经检测该合金异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、縮孔等缺陷；经检测该合金异形环锻件的室 温拉伸性能，其抗拉强度为1420MPa 1430MPa (大于使用要求的1275MPa)， 其伸长率为0.2%时的屈服强度为1280MPa 1290MPa (大于使用要求的1035 MPa)，断后伸长率为18% 25%(大于使用要求的12%)，断面收縮率为33% 36% (大于使用要求的15%);经检测该异形环锻件在65(TC的拉伸性能，其抗拉强度为li卯MPa (大于使用要求的lOOOMPa)，其伸长率为0.2%时的屈服强 度为1030MPa 1050MPa (大于使用要求的862MPa)，其浙后伸长率为28% 29% (大于使用要求的15%);经检测该合金异形环锻件的布氏硬度为409 (大 于使用要求的363);经检测该合金异形环锻件的高温拉伸持久性能，该异形环 锻件在试验温度为650°C、试验应力为690MPa、持续时间在67.2h 69.8h (大 于使用要求的25h)内均增载三次，均断于光滑处，断后伸长率为26% 30%(大 于使用要求的5%)。从该合金异形环锻件的理化检测结果可知，采用上述方法 辗轧成形的该合金异形环锻件取得了预料不到的技术效果，大大满足了其使用 要求。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异形环锻件的 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异形环锻件的异形孔型，从而把异形环锻件 的成形方式由主辊、芯辊和锥辊辗轧成形改进为主要由模具辗轧成形，当辗轧 不同截面形状的异形环锻件时，只需更换辗轧模具上形成所述异形孔型的模块 即可，而不必更换轧环机的主辊、芯辊等部件，从而可以降低异形环锻件的制 造成本、縮短生产周期并有利于设备的维护保养。并且，采用本方法辗轧镍基 高温合金异形环锻件，可以获得沿零件外形呈流线分布的异形环锻件，提高了 异形环锻件的尺寸精度，从而可以实现精确轧制，减少异形环锻件的机械加工 余量和贵重高温合金材料的浪费。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步详细说明。图1是矩形预轧坯的制坯工艺流程图。图2是预轧坯装进辗轧模具的结构图。图3是预轧坯辗轧成异形环锻件的工艺过程图。图4是图3所示的辗轧工艺过程的俯视方向示意图。图5是辗轧成形的异形环锻件沿其中心线的纵剖面图。图6 (a)是图5所示a部位的金相低倍组织图。 图6 (b)是图5所示b部位的金相低倍组织图。 图6 (c)是图5所示c部位的金相低倍组织图。具体实施方式实施本专利技术所述的镍基高温合金异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GH4169的变形镍基 高温合金为例来详细说明该方法的具体实施方式-该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为含Cr量17.0% 21.0%、 含Ni量50.0% 55.0%、含Mo量2.80% 3.30%、含Ti量0.75% 1.15%、含 Al量0.30% 0.70%、含C量《0.08。/。、含Co量《1.0。/。、此外还含有其他微量 元素、余量为Fe。该合金从棒料到生产出合格的异形环锻件的工艺步骤如下 步骤l:矩形预轧坯的制坯。如图i所示，把按规格下料的GH4169合金棒 料1在锻造加热炉内加热到100(TC 105(TC的变形温度，在锻压机上镦粗使其 变形60% 65%得到实心圆饼2，接着把实心圆饼2用冲头4冲出中心孔得到空 心圆饼3，所述空心圆饼3的内径尺寸是其外径尺寸的30% 35%;把空心圆饼 3再加热到上述温度后装进轧环机轧环使其变形20% 25 /。后第一次被环轧成矩 形环坯5;把矩形环坯5再加热到上述温度后装进轧环机轧环使其变形20% 25%后第二次被环轧成矩形预轧坯10。在上述歩骤1中，采用上述变形方式制作的矩形预轧坯10能够获得均匀的 组织，特别是两次环轧采取小变形量成形的方式，可以避免该合金在轧环时产 生晶粒粗大和裂纹等缺陷，从而有利于使终车L异形环锻件获得良好的组织和性 能。步骤2:异形环锻件的辗轧成形先把预轧坯10在锻造加热炉内加热到1000。C 105(rC的变形温度后装迸由 主辊模和芯辊模组成的辗轧模具，如图2所示，把该预轧坯1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍基高温合金异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１０００℃～１０５０℃的变形温度，经镦粗使其变形６０％～６５％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上述变形温度后使其被轧环变形２０％～２５％后得到矩形环坯；把所述矩形环坯加热到上述变形温度后再次被轧环使其变形２０％～２５％后得到矩形预轧坯；加热所述预轧坯到上述变形温度，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异形孔型内被轧环机辗轧并按所述孔型产生连续局部塑性变形，所述预轧坯壁厚减小并沿径向展宽被辗轧变形４０％～４５％后成为异形环锻件。

【技术特征摘要】
1. 一种镍基高温合金异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1000℃～1050℃的变形温度，经镦粗使其变形60％～65％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上述变形温度后使其被轧环变形20％～25％后得到矩形环坯；把所述矩形环坯加热到上述变形温度后再次被轧环使其变形20％～25％后得到矩形预轧坯；加热所述预轧坯到上述变形温度，把所述预轧坯装进轧环机辗轧模具，所述预...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，魏志坚，杨勇，张小林，江锦权，周寅元，苏春民，邹伟，杜正荣，兰宝山，
申请(专利权)人：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]