CN104785690B - 高温合金gh4169圆棒的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高温合金的锻造领域，具体涉及一种GH4169圆棒的锻造方法。本发明提供一种高温合金GH4169圆棒的锻造方法，采用两火成材的方式，第一火采用平锤头锻造开坯成中间坯料和第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品。本发明方法解决了使用现有锻造工艺中容易出现的由于温降过快而引起的锻造开裂问题和精锻工艺匹配不合理带来的表面质量差以及整个锻造过程中心应变不足的问题，使锻造后圆棒表面螺旋纹大幅度减轻，并且大大提高了探伤合格率。
Description
技术领域
本发明属于高温合金的锻造领域，具体涉及一种GH4169圆棒的锻造方法。
背景技术
高温合金GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能，以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在航空、航天、能源、化工等工业部门获得了广泛的应用，
GH4169合金锻棒可直接用于制造在航空上使用的轴等结构件，也可用于制造圆管的坯料。该合金锻棒的生产主要使用精密径向锻造机组，国内较先进的设备主要从奥地利GFM公司和德国西马克公司引进。精密径向锻造机由上下左右对称布置的四个锤头，锤头一般有两套，平锤头用于开坯，圆锤头用于精锻成成品圆棒。
目前，GH4169的锻造工艺一般有两种，第一种是采用一火成材，即采用打圆锤头，将坯料直接锻打成规格产品；该方法由于是一火成材，简化了生产工艺，但是在锻造过程中温降过快，使锻造力增加的同时，容易引起锻棒开裂，再者，该变形方式对铸锭中心的锻透性较弱，中心变形不够而引起晶粒过分粗大或者冶金缺陷无法焊合而探伤不合。第二种方法是采用两火次成材，即坯料加热后先采用快锻机将坯料锻造成中间坯，然后将中间坯再次加热后进精锻机组，锻打成规格产品；该种方式改善了最终锻造圆棒的质量，但是由于要采用不同的生产机组，增加了物流成本和时间。以上两种锻造方式在后续精锻过程中均会由于工艺参数的不合理匹配而造成表面质量差的情况。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种高温合金GH4169圆棒的锻造方法，该方法既要降低锻造时的过快温降，又要增加心部变形消除冶金缺陷，最终还要获得优异的表面质量。
本发明的技术方案：
本发明提供一种高温合金GH4169圆棒的锻造方法，采用两火成材的方式，第一火采用平锤头锻造开坯成中间坯料和第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品，其中：
第一火锻造开坯工序中，采用径向锻造机组进行锻造，共进行5～7个道次，在锻造力所能承受的道次变形下，各道次厚度方向和宽度方向压下量交替达到单道次最大允许变形量，倒数第二道次结束后需保证坯料厚度和宽度尺寸相同，最后一个道次厚度和宽度方向上压下量相同；末道次前锤头不旋转，末道次时坯料旋转45°，保证锻造完成后中间坯料横截面为正八边形；整个锻造开坯过程中，送进速度保持不变；
第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品工序中：共进行4～6道次，送进速度控制在3.0～4.5m/min之间，并且送进速度逐道次降低；旋转角度在前两个道次选择13°～14.0°/次，后几个道次选择14.5°/次～15°/次，同时，道次变形量控制在30～55mm之间，前两个道次的变形量大于后几个道次的变形量。
优选的，径向锻造机组包括至少4个锤头。
进一步，所述各道次高度方向和宽度方向压下量交替达到单道次最大允许变形量是指：第一道次从坯料的厚度方向压下使其变形达到单道次最大允许变形量，宽度方向锤头不动；第二道次从坯料的宽度方向压下使其变形达到单道次最大允许变形量，厚度方向锤头不动；后续道次如此反复。
进一步，前两个道次的变形量较后几个道次的变形量大于等于20mm。
本发明的有益效果：
本发明公开了一种GH4169圆棒的锻造方法。该方法使用径向锻造机组，通过制定合理的开坯和精锻工艺，解决了使用一般锻造工艺中容易出现的由于温降过快而引起的锻造开裂问题和精锻工艺匹配不合理带来的表面质量差以及整个锻造过程中心应变不足的问题，使锻造后圆棒表面螺旋纹大幅度减轻，并且大大提高了探伤合格率。
具体实施方式
本发明提供一种高温合金GH4169圆棒的锻造方法，采用两火成材的方式，第一火采用平锤头锻造开坯成中间坯料和第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品，其中：
第一火锻造开坯工序中，采用径向锻造机组进行锻造，共进行5～7个道次，在锻造力所能承受的道次变形下，各道次厚度方向和宽度方向压下量交替达到单道次最大允许变形量，倒数第二道次结束后需保证坯料厚度和宽度尺寸相同，最后一个道次厚度和宽度方向上压下量相同；末道次前锤头不旋转，末道次时坯料旋转45°，保证锻造完成后中间坯料横截面为正八边形；整个锻造开坯过程中，送进速度保持不变；
第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品工序中：共进行4～6道次，送进速度控制在3.0～4.5m/min之间，并且送进速度逐道次降低；旋转角度在前两个道次选择13°～14.0°/次，后几个道次选择14.5°/次～15°/次，同时，道次变形量控制在30～55mm之间，前两个道次的变形量大于后几个道次的变形量。
整个精锻过程中，送进速度最好控制在3.0～4.5m/min之间，逐道次降低是为了控制表面质量，先快是基于第一道次变形温度高，变形容易的特点，加快锻造节奏，控制温降，随着锻造道次的增加，温度降低，变形逐渐困难，降低锻造送进速度一方面，降低锻造力，另一方面就是保证表面质量。
送进速度逐渐降低主要为了保证表面质量，其次锻造道次增加，锻件温度降低，变形力大，送进速度降低可降低锻造力；前两个道次变形大，一方面是由于温度较高，变形力小，可实现较大变形，后两个道次变形温度相对较低，需减少变形量来降低变形力，另一方面出于控制表面质量考虑。
本发明中，平锤头工作面为一个平面，打圆锤头工作面为圆弧面。本发明中，未特别限定的工艺条件采用现有技术即可。
优选的，径向锻造机组包括至少4个锤头。本发明采用至少含有4个锤头的径向锻造机组，锻造速度快，可解决温降等问题，适用于连铸坯的开坯。
进一步，各道次厚度方向和宽度方向压下量交替达到单道次最大允许变形量是指：第一道次从坯料的厚度方向压下使其变形达到单道次最大允许变形量，宽度方向锤头不动；第二道次从坯料的宽度方向压下使其变形达到单道次最大允许变形量，厚度方向锤头不动；后续道次如此反复。
本发明锻造开坯过程使得锻造后的中间坯料必须满足正八边形，因为正八边形更接近于圆，很容易经过精锻第一道次锻打成圆形。
进一步，前两个道次的变形量较后几个道次的变形量大于大于等于20mm。
本发明采用径向锻造机，根据的径向锻造机的实际情况，首先采用平锤头对坯料进行锻造开坯，共进行5～7个道次，前4～6道次锤头不做旋转，第5或第7道次坯料旋转45°，保证锻造完成后中间坯料横截面为正八边形，整个开坯过程中送进速度均保持在同一恒定值；然后使用打圆锤头进行精锻，选择合理的工艺参数匹配，主要包括送进速度和旋转角度，可进行4～6道次锻造成规格圆棒。
整个开坯过程中，厚度方向和宽度方向交替进行较大变形，变形量较少的一方控制宽展，道次变形量控制在30～55mm之间，先大后小，倒数第二道次锻造完了后，厚度和宽度方向上尺寸相同，最后一个道次两个方向上压下量相同，坯料旋转45°进行锻造；在整个精锻过程中，送进速度控制在3.0～4.5m/min之间，除第一道次外，单道次变形量先大后小，送进速度随着锻造的进行逐道次降低(先大后小)，旋转角度在前两个变形道次(高温段)，选择14.0°/锤，后几个道次选择14.5°/锤。
本发明选用平锤头进行锻造开坯，在锻造力所能承受的道次变形下，采用使各道次厚度方向和宽度方向压下量交替达到最大；例如，对于断面为360(厚)×330(宽)的坯料，第一道次主要从厚度方向压下50mm，宽度方向锤头不动作，第二道次主要从宽度方向变形，例如同样压下50mm，厚度方向上不动作。后续道次如此反复，倒数第二道次需保证锻造完了后厚度和宽度尺寸相同，即4个锤头同时动作，最后道次坯料旋转45°角，4个锤头压下量相同。整个开坯过程，各锻造道次送进速度可保持不变。采用上述变形工艺可实现厚度和宽度方向的交替较大变形，有利于提高心部的锻透性。
对于精锻工艺，重点考虑送进速度和旋转角度的匹配，可解决表面螺旋纹严重(表面质量差)和进一步提高中心变形，从而提高探伤合格率。
本发明解决了使用常规工艺锻造GH4169圆棒所出现的温降过快、易锻造开裂、探伤不合以及成品表面质量差等问题。本发明主要通过在现有的锻造设备上，通过制定新的开坯工艺和精锻工艺流程，从而达到解决问题的目的。锻造完成后，规格产品表面质量良好，未发现明显螺旋纹，探伤未发现任何缺陷波，达到合格要求。
Claims (5)
1.高温合金GH4169圆棒的锻造方法，其特征在于，采用两火成材的方式，第一火采用平锤头锻造开坯成中间坯料和第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品，其中：
第一火锻造开坯工序中，采用径向锻造机组进行锻造，共进行5～7个道次，在锻造力所能承受的道次变形下，各道次厚度方向和宽度方向压下量交替达到单道次最大允许变形量，倒数第二道次结束后需保证坯料厚度和宽度尺寸相同，最后一个道次厚度和宽度方向上压下量相同；末道次前锤头不旋转，末道次时坯料旋转45°，保证锻造完成后中间坯料横截面为正八边形；整个锻造开坯过程中，送进速度保持不变；
第二火采用打圆锤头精锻成所需规格产品工序中：共进行4～6道次，送进速度控制在3.0～4.5m/min之间，并且送进速度逐道次降低；旋转角度在前两个道次选择13°～14°/次，后几个道次选择14.5°/次～15°/次，同时，道次变形量控制在30～55mm之间，前两个道次的变形量大于后几个道次的变形量。
2.根据权利要求1所述的高温合金GH4169圆棒的锻造方法，其特征在于，所述各道次厚度方向和宽度方向压下量交替达到单道次最大允许变形量是指：第一道次从坯料的厚度方向压下使其变形达到单道次最大允许变形量，宽度方向锤头不动；第二道次从坯料的宽度方向压下使其变形达到单道次最大允许变形量，厚度方向锤头不动；后续道次如此反复。
3.根据权利要求1或2所述的高温合金GH4169圆棒的锻造方法，其特征在于，径向锻造机组包括至少4个锤头。
4.根据权利要求1或2所述的高温合金GH4169圆棒的锻造方法，其特征在于，所述精锻工序中，前两个道次的变形量较后几个道次的变形量大于等于20mm。
5.根据权利要求3所述的高温合金GH4169圆棒的锻造方法，其特征在于，所述精锻工序中，前两个道次的变形量较后几个道次的变形量大于等于20mm。
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