CN107913963B - 一种gh4169合金环形锻件成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造热加工领域，涉及一种GH4169合金环形锻件符合理化测试晶粒度的成型方法。本发明GH4169合金环形锻件成型方法所包括的镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中，对变形量分别进行控制，其中，镦饼冲孔变形量最大，扩孔变形量次之，马扩平端面变形量最小。本发明GH4169合金环形锻件成型方法通过温度控制、锻件生产火次控制，特别是各环节工艺参数的控制，包括温度、时间及变形量的控制，使得每一火次的变形量严格与晶粒要求一致，使得产品满足最终所需要求，有效提高产品成品率。

Description

一种GH4169合金环形锻件成型方法
技术领域
本发明属于锻造热加工领域，涉及一种GH4169合金环形锻件符合理化测试晶粒度的成型方法。
背景技术
GH4169合金是以体心立方的Ni3Nb(γ”)相和面心立方的Ni3(Al,Ti,Nb)(γ’)相沉淀硬化型镍-铬-铁基变形高温合金。在650℃以下范围内具有高的屈服强度，同时具有良好的热加工塑性和抗氧化、抗辐射、抗疲劳、及优良的焊接性能。并通过热变形工艺参数的变化，可以获得不同的晶粒度和不同强度的锻件。
该合金的锻件从锻造变形上可分为标准工业、高强度工艺、直接时效工艺三大类，其中高强工艺和直接时效工艺用于优质GH4169合金锻件，热变形温度依次降低，锻件的平均晶粒度依次细化，强度则依次升高，可以满足航空发动机中不同转动零件的应用要求。
由于GH4169合金锻件对晶粒度要求不同，致使锻件的生产火次、变形量和温度控制要求不同，如果温度控制、锻件生产火次控制不到位，使得每一火次的变形量无法控制，变形量过大或过小，都直接影响晶粒度，使得产品无法满足最终所需要求，造成产品报废而产生很大的资源浪费。
发明内容
本发明的目的是：提供一种通过对晶粒度要求需要设定合理的变形温度和火次间的变形量，达到锻件最终所需要求，减少产品报废而造成很大的资源浪费的锻件成型方法。
本发明的技术方案是：一种GH4169合金环形锻件成型方法，所包括的镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中，对变形量分别进行控制，其中，镦饼冲孔变形量最大，扩孔变形量次之，马扩平端面变形量最小。
在毛坯料入炉镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中均采用升温保温控制，其中，三个环节采用相同预热温度，且扩孔最高温度低于前二个环节最高温度。
所述镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中加热采用两台阶预热加热，其中，预热温度保持不变，加热温度随锻造工步的变化而变化。
所述的GH4169合金环形锻件成型方法，具体步骤如下：
第一步：毛坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至制坯温度，并保温，镦饼至锻件高度尺寸；再冲孔；
第二步：车内孔单边至少5mm；并倒内孔上下端面倒角，吹砂，打磨；
第三步：车后锻件再按预热入炉升至马扩温度再保温，保温后锻造马扩平端面至荒型尺寸，锻造火次及每火次的变形量根据锻件实际尺寸设置，要求每火次变形量不小于15％；
第四步：扩孔按预热温度入炉升至扩孔温度再保温，保温后扩孔至锻件图尺寸及晶粒度要求，每火次变形量不小于25％；
第五步：根据热处理规格对锻件进行热处理；
第六步：将锻件进行理化测试，各项性能指标达到标准，晶粒度达到要求。
步骤四中，晶粒度为4级时，变形量应≥25％；晶粒度为6级时，变形量应≥30％；晶粒度为8-10级时，变形量应≥35％。
制坯温度不小于毛孔温度。
镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中，入炉与出炉，毛坯用直径不小于50mm的硬金属棒垫起加热和冷却。
本发明的技术效果：本发明GH4169合金环形锻件成型方法通过温度控制、锻件生产火次控制，特别是各环节工艺参数的控制，包括温度、时间及变形量的控制，使得每一火次的变形量严格与晶粒要求一致，使得产品满足最终所需要求，有效提高产品成品率。
具体实施方式
以下将结合实例对本发明技术方案作进一步地详述：
本发明GH4169合金环形锻件成型方法通过温度控制、锻件生产火次控制，特别是各环节工艺参数的控制，特别是温度、时间及变形量的控制，使得每一火次的变形量严格与产品晶粒要求一致。其中，温度控制盒变形量控制如下：
1.温度控制
在生产过程中，对于晶粒度要求不同的锻件，其最后的加热温度不同，根据大量生产验证得出，GH4169晶粒度为4级时，温度应为1020℃；晶粒度为6级时，温度为1010℃；晶粒度为8级时，温度为1000℃；晶粒度为10级时，温度为990℃。
GH4169合金环形锻件生产过程中，加热采用台阶预热，由原工艺的三台阶加热改善到两台阶，明确各阶段保温时间计算系数，冷料加热，预热温度保温时间T1按0.9min/mm计算，高温加热保温时间T2按0.6min/mm计算，以保障晶粒要求。
本发明，通过各阶段工艺参数的控制，能够在满足产品锻造质量要求的前提下，加热缩短到二台阶，从而可以大幅缩短锻造时间，节省能源，提高锻造生产效率。
2.变形量控制
变形量控制是锻造的关键工艺，本发明方法在镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中，对变形量分别进行精确控制，以确保产品晶粒度满足要求，具体如下：
1)在镦饼工序中严格控制每火次间的变形量
1火次：镦饼垂直尺寸应该严格控制，且变形量应≥30％；
2火次：锻件尺寸为H且变形量应≥(15％～20％)。
通过分两次火次，使得每次火次均有变形量，以提高晶粒度控制精度。
2)在马扩工序中应严格控制每火次间的变形量≥25％。
以控制整个锻造变形量分别，与最后扩孔变形量相匹配，避免马扩变形量过大或过小，造成晶粒度不合格。
3)在扩孔工序中变形量的变化，严重影响晶粒度的级别，因此对于不同晶粒度级别，变形量的要求不同，根据生产实践得出，晶粒度为4级时，变形量应≥25％；晶粒度为6级时，变形量应≥30％；晶粒度为8-10级时，变形量应≥35％，因此，对扩孔工序变形量进行严格控制，同时对锻造整个过程中变形量分别通过火次和温度进行严格控制。
下面给出某具体实施例：
本发明所述的第1级内环锻件，零件尺寸材料：GH4169，类别Ⅱ，工艺规程要求下料规格：重量：30.7Kg，锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合xx-0504标准的要求(晶粒度要求4级)。
其锻造步骤详细如下：
第一步：批料入电炉按890℃入炉保温90min，加热至1020℃高温保温时间60min后，镦饼至(1火完成)；(1火完成)；
第二步：车内孔至并倒内孔上下端面倒角R10；砂，打磨。
第三步：车后锻件按890℃入炉保温60min后升高温1010℃时间40min后(3火完成)；马扩平端面至荒型尺寸：
第四步：扩孔按890℃入炉保温50min后升高温保温时间35min后(1完成)；扩孔至锻件图尺寸：
第五步：根据热处理规格对锻件进行热处理；
第六步：将锻件进行理化测试，各项性能指标达到标准，晶粒度达到要求。
GH4169合金环形锻件的晶粒度对温度和变形量敏感，经过生产验证，本发明对晶粒度要求不同的锻件，通过严格控制锻造过程的变形温度和火次间的变形量，解决GH4169合金晶粒度的问题。

Claims (5)

1.一种GH4169合金环形锻件成型方法，其特征在于，所包括的镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中，对变形量分别进行控制，其中，镦饼冲孔变形量最大，扩孔变形量次之，马扩平端面变形量最小，在毛坯入炉镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中均采用升温保温控制，其中，三个环节采用相同预热温度，且扩孔最高温度低于前二个环节最高温度。
2.根据权利要求1所述的GH4169合金环形锻件成型方法，其特征在于，所述镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中加热采用两台阶预热加热，其中，预热温度保持不变，加热温度随锻造工步的变化而变化。
3.根据权利要求2所述的GH4169合金环形锻件成型方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：毛坯入电炉按预热温度入炉保温，加热至制坯温度，并保温，镦饼至锻件高度尺寸；再冲孔；
第二步：车内孔单边至少5mm；并倒内孔上下端面倒角，吹砂，打磨；
第三步：车后锻件再按预热温度入炉升至马扩平端面温度再保温，保温后马扩平端面至荒型尺寸，马扩平端面火次及每火次的变形量根据锻件实际尺寸设置，要求每火次变形量不小于15％；
第四步：扩孔按预热温度入炉升至扩孔温度再保温，保温后扩孔至锻件图尺寸及晶粒度要求，每火次变形量不小于25％；
第五步：根据热处理规格对锻件进行热处理；
第六步：将锻件进行理化测试，各项性能指标达到标准，晶粒度达到要求。
4.根据权利要求3所述的GH4169合金环形锻件成型方法，其特征在于，步骤四中，晶粒度为4级时，变形量应≥25％；晶粒度为6级时，变形量应≥30％；晶粒度为8-10级时，变形量应≥35％。
5.根据权利要求1所述的GH4169合金环形锻件成型方法，其特征在于，镦饼冲孔、马扩平端面、扩孔三个环节中，入炉与出炉，毛坯用直径不小于50mm的硬金属棒垫起加热和冷却。
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