CN103736904A - 一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,将细长的棒状坯料通过两次顶锻,这种顶锻件改变了预锻时安装板部分的金属变形流动方式,金属均沿毛边向外流动,与叶身的流动方向同步,采用等温锻技术,将预锻模用加热器封闭起来,并保持温度在900-1000℃范围内,控制专用的等温锻设备以微速,即0.1mm/s的速度施加压力,满足预锻工序的大变形需要,整个成形工艺为顶锻内安装板、顶锻外安装板、等温预锻、终锻,共4次锻造变形;成形工艺流程显著缩短。本发明的优点:通过设计等温成形预锻模,用一次等温预锻代替两次常规预锻,缩短锻造成形工艺流程,同时还可提高精锻叶片的组织均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及锻造技术领域,特别涉及了一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法。
背景技术
精锻双安装板静子叶片材料为TC4钛合金,由于安装板部位的横截面积远大于叶身部位的横截面积,传统设计精锻成形工艺时,顶锻件头部设计成自由成形的圆饼状,外形与锻件差异较大,后续预锻时因安装板与叶身变形不同步,容易在转接部位形成折叠,并且考虑安装板顶锻时不能失稳,坯料直径被额外加大,这样在预锻时叶身金属过多、变形量大而超出材料在常规锻造条件下的变形范围,会产生拉伤,严重的甚至产生撕裂,导致精锻叶片报废,通过分成两次预锻才能避免拉伤的产生,但这又存在工艺流程被加长的问题,且叶身组织不均匀。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统设计的顶锻件圆饼状头部,外形与锻件差异较大,预锻时因安装板与叶身变形不同步,容易在转接部位形成折叠的问题,特提供了一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法。
本发明提供了一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,其特征在于:所述的钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法为,将细长的 棒状坯料4通过两次顶锻,两头通过在模腔内闭式成形的方式充型成接近叶片安装板的方形,这种顶锻件改变了预锻时安装板部分的金属变形流动方式,金属均沿毛边向外流动,与叶身的流动方向同步,彻底解决转接处的折叠问题,同时尖角处金属充足,避免了预锻后充不满问题;
由于叶片锻件安装板的横截面积远大于叶身的横截面积,按正常的计算,将导致预锻时变形部分的长径比过大,很容易在预锻时失稳,因此只有将坯料4直径增大,减小变形部分的长径比,但这样又导致后续预锻时存在叶身金属过多、变形量大而超出了材料变形能力的矛盾;为避免由此导致预锻时产生拉伤,甚至严重的撕裂问题,双安装板静子叶片精锻成形工艺采用等温锻技术,将预锻模用加热器封闭起来,并保持温度在900-1000℃,控制专用的等温锻设备以微速,即0.1mm/s的速度施加压力,使锻件在模具型腔中缓慢变形,将叶片材料的塑性在一次锻造过程中保持在很理想的状态,满足预锻工序的大变形需要,整个成形工艺为顶锻内安装板、顶锻外安装板、等温预锻、终锻,共4次锻造变形;成形工艺流程显著缩短,图3和图4为新老叶片精锻成形工艺所锻叶片精锻件叶身组织对比。
所述的顶锻的全部过程如下:首先将顶锻模具安装到锻压设备上,选用630t平锻机,坯料4顶锻变形部分先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到TC4钛合金相变点以下40℃,加热保温时间取0.8min/mm;坯料4直径为26mm,则加热时间为大于20min,坯料4保温后开始顶锻;顶锻过程一般分成几道变形,前几道是聚集 工步,最后进行闭式成形工步;顶锻时坯料4先从炉中取出,放到第二阴模3的型腔内,启动设备顶锻,第一阴模2下行,与第二阴模3将坯料4夹紧,然后冲头1相对阴模运动,工作部分进入阴模型腔,行至最前时,就与阴模型腔形成型腔空间,挤压坯料4变形部分完成变形,随后冲头返回,稍后第一阴模2再返回,松开顶锻件,顶锻件取出后再放到下一步的第二阴模3型腔内,继续完成一个顶锻工步,直到完成此次顶锻的全部工步,顶锻件取出后空冷。
所述的等温预锻的全部过程如下:
首先将等温预锻模安装到锻压设备上,选用630t液压机,然后给加热器送电加热模具,控制模具温度达到锻件加热温度,TC4钛合金相变点以下70℃;顶锻件先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到钛合金相变点以下70℃,加热保温时间取0.8min/mm左右,如顶锻件有效厚度为25mm,则加热时间为大于20min,顶锻件加热保温时间足够后,就可以开始预锻;预锻时先启动锻压设备,使滑块上行,给上下模、之间空出足够放入顶锻件的空间,然后从高温箱式电炉内取出顶锻件转移至加热器,打开加热器,并给加热器断电,将顶锻件放入下模型腔,再操作设备使滑块下行至上模即将接触顶锻件的位置,关上加热器,并接通加热器加热元件,将顶锻件及模具升温至原定温度,再启动锻压设备,使滑块下行,控制速度在0.1mm/s,逐渐下压直至完成预锻件的压制,然后控制滑块上行返回,打开加热器,并给加热器断电,将预锻件从等温预锻模中取出,转移至切边冲床,切除毛边后空冷。
本发明的优点:
通过设计等温成形预锻模,用一次等温预锻代替两次常规预锻,缩短锻造成形工艺流程,同时还可提高精锻叶片的组织均匀性。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为传统设计预锻件安装板预锻变形流动方向示意图;
图2为本发明的预锻件安装板预锻变形流动方向示意图;
图3为传统设计的精锻成形工艺精锻件叶身组织示意图;
图4为本发明的精锻成形工艺精锻件叶身组织示意图。
图5为等温预锻件时锻件与模具状态示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,其特征在于:所述的钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法为,将细长的棒状坯料4通过两次顶锻,两头通过在模腔内闭式成形的方式充型成接近叶片安装板的方形,这种顶锻件改变了预锻时安装板部分的金属变形流动方式,金属均沿毛边向外流动,与叶身的流动方向同步,彻底解决转接处的折叠问题,同时尖角处金属充足,避免了预锻后充不满问题;
由于叶片锻件安装板的横截面积远大于叶身的横截面积,按正常的计算,将导致顶锻时变形部分的长径比过大,很容易在顶锻时失稳,因此只有将坯料4直径增大,减小变形部分的长径比,但这样又导致后续预锻时存在叶身金属过多、变形量大而超出了材料变形能力的矛 盾;为避免由此导致预锻时产生拉伤,甚至严重的撕裂问题,双安装板静子叶片精锻成形工艺采用等温锻技术,将预锻模用加热器封闭起来,并保持温度在900℃,控制专用的等温锻设备以微速,即0.1mm/s的速度施加压力,使锻件在模具型腔中缓慢变形,将叶片材料的塑性在一次锻造过程中保持在很理想的状态,满足预锻工序的大变形需要,整个成形工艺为顶锻内安装板、顶锻外安装板、等温预锻、终锻,共4次锻造变形;成形工艺流程显著缩短,图3和图4为新老叶片精锻成形工艺所锻叶片精锻件叶身组织对比。
所述的顶锻的全部过程如下:首先将顶锻模具安装到锻压设备上,选用630t平锻机,坯料4顶锻变形部分先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到TC4钛合金相变点以下40℃,加热保温时间取0.8min/mm;坯料4直径为26mm,则加热时间为大于20min,坯料4保温后开始顶锻;顶锻过程一般分成几道变形,前几道是聚集工步,最后进行闭式成形工步;顶锻时坯料4先从炉中取出,放到第二阴模3的型腔内,启动设备顶锻,第一阴模2下行,与第二阴模3将坯料4夹紧,然后冲头1相对阴模运动,工作部分进入阴模型腔,行至最前时,就与阴模型腔形成型腔空间,挤压坯料4变形部分完成变形,随后冲头返回,稍后第一阴模2再返回,松开顶锻件,顶锻件取出后再放到下一步的第二阴模3型腔内,继续完成一个顶锻工步,直到完成此次顶锻的全部工步,顶锻件取出后空冷。
所述的等温预锻的全部过程如下:
首先将等温预锻模安装到锻压设备上,选用630t液压机,然后 给加热器送电加热模具,控制模具温度达到锻件加热温度,TC4钛合金相变点以下70℃;顶锻件先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到钛合金相变点以下70℃,加热保温时间取0.8min/mm左右,如顶锻件有效厚度为25mm,则加热时间为大于20min,顶锻件加热保温时间足够后,就可以开始预锻;预锻时先启动锻压设备,使滑块上行,给上下模、之间空出足够放入顶锻件的空间,然后从高温箱式电炉内取出顶锻件转移至加热器,打开加热器,并给加热器断电,将顶锻件放入下模型腔,再操作设备使滑块下行至上模即将接触顶锻件的位置,关上加热器,并接通加热器加热元件,将顶锻件及模具升温至原定温度,再启动锻压设备,使滑块下行,控制速度在0.1mm/s,逐渐下压直至完成预锻件的压制,然后控制滑块上行返回,打开加热器,并给加热器断电,将预锻件从等温预锻模中取出,转移至切边冲床,切除毛边后空冷。
实施例2
本实施例提供了一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,其特征在于:所述的钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法为,将细长的棒状坯料4通过两次顶锻,两头通过在模腔内闭式成形的方式充型成接近叶片安装板的方形,这种顶锻件改变了后续预锻时安装板部分的金属变形流动方式,金属均沿毛边向外流动,与叶身的流动方向同步,彻底解决转接处的折叠问题,同时尖角处金属充足,避免了预锻后充不满问题;
由于叶片锻件安装板的横截面积远大于叶身的横截面积,按正常 的计算,将导致顶锻时变形部分的长径比过大,很容易在顶锻时失稳,因此只有将坯料4直径增大,减小变形部分的长径比,但这样又导致后续预锻时存在叶身金属过多、变形量大而超出了材料变形能力的矛盾;为避免由此导致预锻时产生拉伤,甚至严重的撕裂问题,双安装板静子叶片精锻成形工艺采用等温锻技术,将预锻模用加热器封闭起来,并保持温度在950℃,控制专用的等温锻设备以微速,即0.1mm/s的速度施加压力,使锻件在模具型腔中缓慢变形,将叶片材料的塑性在一次锻造过程中保持在很理想的状态,满足预锻工序的大变形需要,整个成形工艺为顶锻内安装板、顶锻外安装板、等温预锻、终锻,共4次锻造变形;成形工艺流程显著缩短,图3和图4为新老叶片精锻成形工艺所锻叶片精锻件叶身组织对比。
所述的顶锻的全部过程如下:首先将顶锻模具安装到锻压设备上,选用630t平锻机,坯料4顶锻变形部分先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到TC4钛合金相变点以下40℃,加热保温时间取0.8min/mm;坯料4直径为26mm,则加热时间为大于20min,坯料4保温后开始顶锻;顶锻过程一般分成几道变形,前几道是聚集工步,最后进行闭式成形工步;顶锻时坯料4先从炉中取出,放到第二阴模3的型腔内,启动设备顶锻,第一阴模2下行,与第二阴模3将坯料4夹紧,然后冲头1相对阴模运动,工作部分进入阴模型腔,行至最前时,就与阴模型腔形成型腔空间,挤压坯料4变形部分完成变形,随后冲头返回,稍后第一阴模2再返回,松开顶锻件,顶锻件取出后再放到下一步的第二阴模3型腔内,继续完成一个顶锻工步, 直到完成此次顶锻的全部工步,顶锻件取出后空冷。
所述的等温预锻的全部过程如下:
首先将等温预锻模安装到锻压设备上,选用630t液压机,然后给加热器送电加热模具,控制模具温度达到锻件加热温度,TC4钛合金相变点以下70℃;顶锻件先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到钛合金相变点以下70℃,加热保温时间取0.8min/mm左右,如顶锻件有效厚度为25mm,则加热时间为大于20min,顶锻件加热保温时间足够后,就可以开始预锻;预锻时先启动锻压设备,使滑块上行,给上下模、之间空出足够放入顶锻件的空间,然后从高温箱式电炉内取出顶锻件转移至加热器,打开加热器,并给加热器断电,将顶锻件放入下模型腔,再操作设备使滑块下行至上模即将接触顶锻件的位置,关上加热器,并接通加热器加热元件,将顶锻件及模具升温至原定温度,再启动锻压设备,使滑块下行,控制速度在0.1mm/s,逐渐下压直至完成预锻件的压制,然后控制滑块上行返回,打开加热器,并给加热器断电,将预锻件从等温预锻模中取出,转移至切边冲床,切除毛边后空冷。
实施例3
本实施例提供了一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,其特征在于:所述的钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法为,将细长的棒状坯料4通过两次顶锻,两头通过在模腔内闭式成形的方式充型成接近叶片安装板的方形,这种顶锻件改变了后续预锻时安装板部分的金属变形流动方式,金属均沿毛边向外流动,与叶身的流动方向同 步,彻底解决转接处的折叠问题,同时尖角处金属充足,避免了预锻后充不满问题;
由于叶片锻件安装板的横截面积远大于叶身的横截面积,按正常的计算,将导致顶锻时变形部分的长径比过大,很容易在顶锻时失稳,因此只有将坯料4直径增大,减小变形部分的长径比,但这样又导致后续预锻时存在叶身金属过多、变形量大而超出了材料变形能力的矛盾;为避免由此导致预锻时产生拉伤,甚至严重的撕裂问题,双安装板静子叶片精锻成形工艺采用等温锻技术,将预锻模用加热器封闭起来,并保持温度在1000℃,控制专用的等温锻设备以微速,即0.1mm/s的速度施加压力,使锻件在模具型腔中缓慢变形,将叶片材料的塑性在一次锻造过程中保持在很理想的状态,满足预锻工序的大变形需要,整个成形工艺为顶锻内安装板、顶锻外安装板、等温预锻、终锻,共4次锻造变形;成形工艺流程显著缩短,图3和图4为新老叶片精锻成形工艺所锻叶片精锻件叶身组织对比。
所述的顶锻的全部过程如下:首先将顶锻模具安装到锻压设备上,选用630t平锻机,坯料4顶锻变形部分先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到TC4钛合金相变点以下40℃,加热保温时间取0.8min/mm;坯料4直径为26mm,则加热时间为大于20min,坯料4保温后开始顶锻;顶锻过程一般分成几道变形,前几道是聚集工步,最后进行闭式成形工步;顶锻时坯料4先从炉中取出,放到第二阴模3的型腔内,启动设备顶锻,第一阴模2下行,与第二阴模3将坯料4夹紧,然后冲头1相对阴模运动,工作部分进入阴模型腔, 行至最前时,就与阴模型腔形成型腔空间,挤压坯料4变形部分完成变形,随后冲头返回,稍后第一阴模2再返回,松开顶锻件,顶锻件取出后再放到下一步的第二阴模3型腔内,继续完成一个顶锻工步,直到完成此次顶锻的全部工步,顶锻件取出后空冷。
所述的等温预锻的全部过程如下:
首先将等温预锻模安装到锻压设备上,选用630t液压机,然后给加热器送电加热模具,控制模具温度达到锻件加热温度,TC4钛合金相变点以下70℃;顶锻件先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到钛合金相变点以下70℃,加热保温时间取0.8min/mm左右,如顶锻件有效厚度为25mm,则加热时间为大于20min,顶锻件加热保温时间足够后,就可以开始预锻;预锻时先启动锻压设备,使滑块上行,给上下模、之间空出足够放入顶锻件的空间,然后从高温箱式电炉内取出顶锻件转移至加热器,打开加热器,并给加热器断电,将顶锻件放入下模型腔,再操作设备使滑块下行至上模即将接触顶锻件的位置,关上加热器,并接通加热器加热元件,将顶锻件及模具升温至原定温度,再启动锻压设备,使滑块下行,控制速度在0.1mm/s,逐渐下压直至完成预锻件的压制,然后控制滑块上行返回,打开加热器,并给加热器断电,将预锻件从等温预锻模中取出,转移至切边冲床,切除毛边后空冷。
Claims (2)
1.一种钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,其特征在于:所述的钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法为,将细长的棒状坯料(4)通过两次顶锻,两头通过在模腔内闭式成形的方式充型成接近叶片安装板的方形,这种顶锻件改变了后续预锻时安装板部分的金属变形流动方式,金属均沿毛边向外流动,与叶身的流动方向同步,彻底解决转接处的折叠问题,同时尖角处金属充足,避免了预锻后充不满问题;
采用等温锻技术,将预锻模用加热器封闭起来,并保持温度在900-1000℃范围内,控制专用的等温锻设备以微速,即0.1mm/s的速度施加压力,使锻件在模具型腔中缓慢变形,将叶片材料的塑性在一次锻造过程中保持在很理想的状态,满足预锻工序的大变形需要,整个成形工艺为4次锻造变形;成形工艺流程显著缩短。
2.按照权利要求1所述的钛合金双安装板静子叶片精锻成形方法,其特征在于:所述的顶锻的全部过程如下:首先将顶锻模具安装到锻压设备上,选用630t平锻机,坯料(4)顶锻变形部分先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到TC4钛合金相变点以下40℃,加热保温时间取0.8min/mm;坯料(4)直径为26mm,则加热时间为大于20min,坯料(4)保温后开始顶锻;顶锻过程一般分成几道变形,前几道是聚集工步,最后进行闭式成形工步;顶锻时坯料(4)先从炉中取出,放到第二阴模(3)的型腔内,启动设备顶锻,第一阴模(2)下行,与第二阴模(3)将坯料(4)夹紧,然后冲头(1)相对阴模运动,工作部分进入阴模型腔,行至最前时,就与阴模型腔形成型腔空间,挤压坯料(4)变形部分完成变形,随后冲头返回,稍后第一阴模(2)再返回,松开顶锻件,顶锻件取出后再放到下一步的第二阴模(3)型腔内,继续完成一个顶锻工步,直到完成此次顶锻的全部工步,顶锻件取出后空冷。
所述的等温预锻的全部过程如下:
首先将等温预锻模安装到锻压设备上(工厂选用630t液压机),然后给加热器送电加热模具,控制模具温度达到锻件加热温度(TC4钛合金相变点以下70℃);顶锻件先涂覆玻璃润滑剂,然后在高温箱式电炉内加热到钛合金相变点以下70℃,加热保温时间取0.8min/mm左右(如顶锻件有效厚度为25mm,则加热时间为大于20min),顶锻件加热保温时间足够后,就可以开始预锻;预锻时先启动锻压设备,使滑块上行,给上下模、之间空出足够放入顶锻件的空间,然后从高温箱式电炉内取出顶锻件转移至加热器,打开加热器,并给加热器断电,将顶锻件放入下模型腔,再操作设备使滑块下行至上模即将接触顶锻件的位置,关上加热器,并接通加热器加热元件,将顶锻件及模具升温至原定温度,再启动锻压设备,使滑块下行,控制速度在0.1mm/s,逐渐下压直至完成预锻件的压制,然后控制滑块上行返回,打开加热器,并给加热器断电,将预锻件从等温预锻模中取出,转移至切边冲床,切除毛边后空冷。
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