CN109622868B - 一种t型高温合金螺栓锻件的锻造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种T型高温合金锻件的锻造方法，其特征在于，包括挤压、终锻模具的制备，确定下料尺寸、挤压件尺寸，终锻1火模锻欠压量的控制，为终锻2火预留均匀的变形量，终锻2火的过程。本发明的有益效果是：通过挤压制坯，可提升荒形尺寸的稳定性，并提高材料利用率；终锻1火为终锻2火均匀分配变形量，避免了T型高温合金螺栓锻件的最终锻件因变形量不均匀而造成的高低倍组织不均匀，提高了螺栓锻件综合性能和疲劳寿命，能够生产出组织均匀、综合性能优异的螺栓锻件。

Description

一种T型高温合金螺栓锻件的锻造方法
技术领域
本发明涉及高温合金螺栓锻件锻造成型技术领域。特别是镍基变形高温合金T形螺栓锻件。
背景技术
高温合金螺栓锻件作为一种航空标准件，现有技术在前期生产过程中，荒型生产是采用机加的方式进行，成型采用1火终锻的锻造方法。此种成型方法荒型机械加工周期时间较长，荒型尺寸一致性差，且造成60％～70％的材料浪费，并在终锻完成后有低倍流线不完整的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：(1)荒型设计；(2)挤压模具、终锻模具设计；(3)螺栓锻件的成型；(4)避免高温合金GH4169螺栓锻件，因挤压、终锻变形后变形量不均匀导致的最终锻件高、低倍组织不均匀。
本发明的技术方案是：提出一种挤压+终锻的锻造方法，具体内容如下：
一种T型高温合金锻件的锻造方法，包括挤压、终锻模具的制备，确定下料尺寸、挤压件尺寸(终锻所需荒形的规格和尺寸)，终锻1火模锻欠压量的控制，为终锻2火预留均匀的变形量，终锻2火的过程。
步骤1：制备终锻模具，终锻模具的型腔与锻件外形相应，由上模和下模组成，分模面位于螺栓横截面的中心线处，此类分模属于平面分模，模具尺寸根据设备模座型腔大小及锻件最大轮廓尺寸，选取180×120×120mm。
步骤2：根据T型高温合金螺栓锻件的结构特点确定终锻1火所需的荒形，如附图1，该荒形的杆部直径尺寸按如下方式设计：在挤压成形时，挤压前棒料的总横截面积用Ft表示，挤压后杆部的横截面积用∑Ft表示，Ft与∑Ft的比值称为挤压比，用Ψ表示：Ψ＝Ft/(∑Ft)。∑Ft的数值由螺栓锻件的杆部横截面积乘以系数1.2可得，转换为荒形杆部尺寸φb＝10mm，选取合适的挤压比4，可计算出挤压前棒料的横截面积Ft，进而计算可得所需棒料的直径规格φa＝20mm，根据螺栓锻件头部体积V乘以系数1.2，等体积转换，可得荒形头部部尺寸L＝6mm。
步骤3：制备挤压模具，阴模型腔尺寸按所选棒料尺寸+1mm设计，冲头与阴模间隙取自冲头，单边0.1～0.3mm；
步骤4：采用计算机数值模拟技术，设计出合理的终锻1火和2火变形量：20％～50％；
步骤5：将高温合金棒材一端倒角，喷涂高温玻璃润滑保护剂，加热至970～1060℃，将高温合金棒材有倒角的一端放入挤压模具，进行挤压成型，锻至步骤2所述荒形的尺寸与规格；
步骤6：对该荒形进行打磨及表面处理后喷涂高温玻璃润滑保护剂；重新加热荒形至970～1060℃；将加热后的荒形在终锻模具型腔内进行锻造，锻至适合终锻2火的尺寸；
步骤7：对该终锻1火锻件进行打磨及表面处理后喷涂高温玻璃润滑保护剂；重新加热预锻件至970～1060℃；将加热后的终锻1火锻件在终锻模具型腔内进行锻造，垂直尺寸锻至T型高温合螺栓锻件图所要求的公差范围内。
所述的挤压、终锻模具选用一种具有良好的整体塑性、韧性、耐磨性、淬透性和机械加工性的热作模具钢：H13/8407 2M。
所述的所有模具的预热温度为180℃～230℃，持续时间为4h以上。步骤5、步骤6、步骤7所述的高温合金材料的加热时间根据材料的加热系数和规格确定。
本发明的有益效果是：通过挤压制坯，可提升荒形尺寸的稳定性，并提高材料利用率；终锻1火为终锻2火均匀分配变形量，避免了T型高温合金螺栓锻件的最终锻件因变形量不均匀而造成的高低倍组织不均匀，提高了螺栓锻件综合性能和疲劳寿命，能够生产出组织均匀、综合性能优异的螺栓锻件。
附图说明
图1为荒形示意图；
图2下料示意图；
图3为最终荒形示意图；
图4为螺栓锻件横向低倍图。
具体实施方式
下面通过具体的实施实例对本发明进行进一步的详细说明：
T型螺栓锻件采用了GH4169合金，该锻件要求采用模锻工艺成形。采用本发明的挤压+终锻1火+终锻2火的模锻锻造方法。
步骤1：根据客户零件图及设计要求，采用计算机数值模拟计算的方法，设计出合理的终锻1火和2火变形量，终锻1火：25％～50％，终锻2火：20％～25％；
步骤2：制备终锻模具，终锻模具的型腔与锻件外形相应，由上模和下模组成，分模面位于叶片横截面的中心线处，此类分模属于平面分模，模具尺寸根据设备模座型腔大小及锻件最大轮廓尺寸，选取180×120×120；
步骤3：制备挤压模具，阴模型腔尺寸按所选棒料尺寸+1mm设计，冲头与阴模间隙取自冲头，单边0.1mm；
步骤4：锻造过程
a、把原材料切割至附图2所示规格，并倒角、钢砂抛丸、腐蚀、喷涂高温玻璃润滑保护剂。
b、将坯料加热至1030℃，保温20～30分钟，1火挤压至附图3尺寸，挤压口变形量：～80％，挤压比：3.5；
c、对该荒形进行打磨及表面处理后喷涂高温玻璃润滑保护剂；重新加热荒形至1000～1040℃,保温20～25分钟；将加热后的荒形在终锻模具型腔内进行锻造，垂直尺寸锻至锻件图欠压1mm的尺寸；
d、对终锻1火后的锻件打磨及表面处理后喷涂高温玻璃润滑保护剂；重新加热至1000～1040℃,保温20～25分钟；将加热后的坯料在终锻模具型腔内进行锻造，垂直尺寸锻至螺栓锻件图所要求的公差范围内。
e、对该锻件进行激光切边，抛丸，按照标准要求热处理工艺进行固溶处理加热：960～980℃保温60～90分钟，散开空冷。
采用本发明的锻造方法制备的T型高温合金GH4169螺栓锻件，进行965℃保温1小时的固溶热处理。经理化检测解剖，该锻件横向截面低倍组织均匀，见附图4，高倍组织符合协议及标准要求，满足了GH4169合金螺栓锻件对组织的要求。
本发明采用挤压的方式进行荒型生产，最大程度的提高材料利用率，荒型尺寸的稳定性，并缩短了生产周期，保证了终锻成型后低倍流线的完整性。

Claims (5)

1.一种T型高温合金螺栓锻件的锻造方法，其特征在于，包括挤压、终锻模具的制备，确定下料尺寸、挤压件尺寸，终锻1火模锻欠压量的控制，为终锻2火预留均匀的变形量，终锻2火的过程,具体步骤如下：
步骤1：制备终锻模具，终锻模具的型腔与螺栓锻件外形相对应，终锻模具由上模和下模组成，分模面位于螺栓锻件横截面的中心线处，此类分模属于平面分模，模具尺寸根据设备模座型腔大小及锻件最大轮廓尺寸确定；
步骤2：根据T型高温合金螺栓锻件的结构，确定终锻1火所需的荒形，该荒形的杆部直径尺寸按如下方式设计：在挤压成形时，挤压前棒料的总横截面积用Ft表示，挤压后杆部的横截面积用∑Ft表示，Ft与∑Ft的比值称为挤压比，用Ψ表示：Ψ＝Ft/(∑Ft)；∑Ft的数值由螺栓锻件的杆部横截面积乘以系数1.2可得，转换为荒形杆部尺寸φb＝10mm，选取挤压比Ψ＝4，计算出挤压前棒料的横截面积Ft，进而计算可得所需棒料的直径规格φa＝20mm，根据螺栓锻件头部体积V乘以系数1.2，等体积转换，可得荒形头部部尺寸L＝6mm；
步骤3：制备挤压模具，阴模型腔尺寸按所选棒料尺寸+1mm设计，冲头与阴模间隙取自冲头，单边0.1～0.3mm；
步骤4：采用计算机数值模拟技术，设计终锻1火和2火变形量：20％～50％；
步骤5：将高温合金棒料一端倒角，喷涂高温玻璃润滑保护剂，加热至970～1060℃，将高温合金棒料有倒角的一端放入挤压模具，进行挤压成型，锻至步骤2所述荒形的尺寸与规格；
步骤6：对该荒形进行打磨及表面处理后喷涂高温玻璃润滑保护剂；重新加热荒形至970～1060℃；将加热后的荒形在终锻模具型腔内进行锻造，锻至适合终锻2火的尺寸；
步骤7：对该终锻1火锻件进行打磨及表面处理后喷涂高温玻璃润滑保护剂；重新加热预锻件至970～1060℃；将加热后的终锻1火锻件在终锻模具型腔内进行锻造，垂直尺寸锻至T型高温合螺栓锻件图所要求的公差范围内。
2.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，步骤1制备的终锻模具和步骤3制备的挤压模具经过表面渗氮处理。
3.如权利要求1或2所述的锻造方法，其特征在于，步骤1制备的终锻模具和步骤3制备的挤压模具材料为H13/8407 2M。
4.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，所有步骤涉及模具的预热温度为180℃～230℃，持续时间为4h以上。
5.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，步骤5、步骤6、步骤7的高温合金材料的加热时间根据该高温合金材料的加热系数和规格确定。
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