CN111014536A - 钛合金宽幅板材的锻造方法 - Google Patents

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李露
黎江
代广霖
王怀柳
陈鑫
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Abstract

本发明公开的是钛合金板制造技术领域的一种钛合金宽幅板材的锻造方法，包括镦粗、横向碾压、锻造整形和纵向拔长几个步骤，其中，镦粗先使钛合金铸锭直径增大，横向碾压是利用锻造压机将钛合金铸锭压成初步的板型，锻造整形主要是去除弧形边，最后纵向拔长得到符合要求的板材。本发明利用自由锻造的方式来生产钛合金宽幅板材，可得到厚度较厚的板材，整个工艺过程操作容易，质量容易把控，生产的钛合金宽幅板材的边部在锻造的过程中得到了充分的锻压变形，具有与中部相同的组织，能达到与中部相同的探伤级别，锻造的钛合金宽幅板材的边部及心部组织良好，锻造的钛合金宽幅板材也具有更好的边部棱角形状，能直接进行生产利用。

Description

钛合金宽幅板材的锻造方法
技术领域
本发明涉及钛合金板制造技术领域，尤其涉及一种钛合金宽幅板材的锻造方法。
背景技术
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金，钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好等优点，被广泛应用于航空航天设备和军工产品。随着高品质钛及钛合金板材的军工需求，对板材的厚度及宽度提出了更为严格的使用要求，以前多利用轧制生产方法制作钛合金板，但厚度一般较薄，在使用上受到了一定限制。而对于厚度较大的钛合金板材，由于钛合金材质机械性能较差，切削加工困难，目前还没有比较经济实用的制备方法。
发明内容
为克服现有轧制生产的钛合金板材厚度较低等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种钛合金宽幅板材的锻造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
钛合金宽幅板材的锻造方法，包括以下步骤：
Ⅰ、镦粗：取直径为D，长度为L的钛合金锭，将钛合金锭加热后在锻造压机下镦粗，镦粗后的钛合金铸锭直径到1.2～1.4D；
Ⅱ、横向碾压：将镦粗后的钛锭平放在锻造压机的下砧上，使钛合金铸锭的长度方向轴线与压机操作轴线垂直，碾压镦粗后的钛合金铸锭，使钛合金铸锭沿铸锭的径向宽展，控制钛合金坯宽度为最终连轧钛坯产品宽度的1.5～2.0倍；
Ⅲ、锻造整形：翻转横向碾压后获得的钛合金坯，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造至中间变形坯料，再次将坯料立起，利用镦粗的方式对板材两端圆弧端进行锻造，减小圆弧切向长度；
Ⅳ、纵向拔长：将镦粗后的钛合金坯料平直放置，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造压机的操作车夹持钛坯的一端进行纵向拔长，交替沿钛坯的厚度方向和宽度方向进行锻压，直至获得需要的厚度和宽度，即锻制出钛合金宽幅板材。
进一步的是，所述钛合金锭的直径D为700～750mm，长度L＝1.5～2.5D。
进一步的是，在步骤Ⅰ中进行镦粗时先将钛合金锭加热至1100～1200℃。
进一步的是，在步骤Ⅱ中进行横向碾压时，锻造压机的下砧使用可旋转的直径≥2m的圆形下砧，碾压时控制送进量≤20％。
进一步的是，在步骤Ⅳ中进行纵向拔长时，锻造压机控制送进量≤20％。
本发明的有益效果是：本发明利用自由锻造的方式来生产钛合金宽幅板材，可得到厚度较厚的板材，整个工艺过程操作容易，质量容易把控，生产的钛合金宽幅板材的边部在锻造的过程中得到了充分的锻压变形，具有与中部相同的组织，能达到与中部相同的探伤级别，锻造的钛合金宽幅板材的边部及心部组织良好；并且边部有足够的变形量，边部棱角接近直角，圆弧半径≤5mm，很容易通过机加工去除棱角部位的表面缺陷，锻造的钛合金宽幅板材具有更好的边部棱角形状，能直接进行生产利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的钛合金宽幅板材的锻造方法，包括以下步骤：
Ⅰ、镦粗：取直径为D，长度为L的钛合金锭，将钛合金锭加热后在锻造压机下镦粗，镦粗后的钛合金铸锭直径到1.2～1.4D；
Ⅱ、横向碾压：将镦粗后的钛锭平放在锻造压机的下砧上，使钛合金铸锭的长度方向轴线与压机操作轴线垂直，碾压镦粗后的钛合金铸锭，使钛合金铸锭沿铸锭的径向宽展，控制钛合金坯宽度为最终连轧钛坯产品宽度的1.5～2.0倍；
Ⅲ、锻造整形：翻转横向碾压后获得的钛合金坯，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造至中间变形坯料，再次将坯料立起，利用镦粗的方式对板材两端圆弧端进行锻造，减小圆弧切向长度；
Ⅳ、纵向拔长：将镦粗后的钛合金坯料平直放置，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造压机的操作车夹持钛坯的一端进行纵向拔长，交替沿钛坯的厚度方向和宽度方向进行锻压，直至获得需要的厚度和宽度，即锻制出钛合金宽幅板材。
在选取钛合金锭时，由于目前常用的钛合金宽幅板的尺寸主要为：100～250*1150～1500*≥2000mm，因此，选用的钛合金锭的直径D为700～750mm，长度L＝1.5～2.5D。
除了上述主要的工艺步骤外，为了达到更好的锻造效果，还需配合一些特定的参数控制，具体包括：在步骤Ⅰ中进行镦粗时应先将钛合金锭加热至1100～1200℃，在加热到该温度时，钛合金锭的机械性能更好，更易加工变形；在步骤Ⅱ中进行横向碾压时，锻造压机的下砧使用可旋转的直径≥2m的圆形下砧，同时碾压时控制送进量≤20％，保证锻造的效率和质量；在步骤Ⅳ中进行纵向拔长时，锻造压机控制送进量≤20％，可使拔长后的板材质地均匀。
实施例一：
利用该锻造工艺，以直径D＝Φ700mm的钛合金铸锭锻造成宽度B＝1150mm的钛合金宽幅板材，B＝1.64D；包括下列步骤：
①原料选择：
钛合金铸锭，尺寸：Φ700*L mm。
②钛合金宽幅板材的锻造方法：
Ⅰ.镦粗：取直径D＝700mm、长度L＝1500mm的钛合金锭，将钛合金锭加热至1100～1200℃后，在锻造压机下镦粗(钛合金铸锭的直径增大)，锻压至镦粗后的钛合金铸锭直径D＝900mm，长度＝910mm；
Ⅱ.横向碾压：钛锭镦粗后，在大平面下砧(Φ2200mm，可旋转)上进行横向碾压，锻压到宽度为1250mm、厚度为300mm、长度为1500mm的钛合金坯坯料；
Ⅲ.锻造整形：将横向碾压后获得的钛合金坯旋转90度，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造至中间变形坯料；再次将坯料立起，利用镦粗的方式对板材两端圆弧端进行锻造，减小圆弧切向长度；整形后的尺寸为：宽度为1250mm、厚度为290mm、长度为1400mm的钛合金坯坯料；
Ⅳ.纵向拔长：将镦粗后的钛合金坯料平直放置，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行；锻造压机的操作车夹持钛坯的一端进行纵向拔长，交替沿钛坯的厚度方向和宽度方向进行锻压，控制送进量≤20％，最终锻造成宽度B为1150mm，厚度为180mm，长度为2500mm的钛合金宽幅板材。
实施例二：利用该锻造工艺，以直径D＝Φ750mm的钛合金铸锭锻造成宽度B＝1500mm的钛合金宽幅板材，B＝2.0D；包括下列步骤：
①原料选择：
钛合金铸锭，尺寸：Φ750*L mm。
②钛合金宽幅板材的锻造方法：
Ⅰ.镦粗：取直径D＝750mm、长度L＝1500mm的钛合金锭，将钛合金锭加热至1100～1200℃后，在锻造压机下镦粗(钛合金铸锭的直径增大)，锻压至镦粗后的钛合金铸锭直径D＝950mm，长度＝920mm；
Ⅱ.横向碾压：钛锭镦粗后，在大平面下砧(Φ2200mm，可旋转)上进行横向碾压，锻压到宽度为1600mm、厚度为300mm、长度为1350mm的钛合金坯坯料；
Ⅲ.锻造整形：将横向碾压后获得的钛合金坯旋转90度，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造至中间变形坯料；再次将坯料立起，利用镦粗的方式对板材两端圆弧端进行锻造，减小圆弧切向长度；整形后的尺寸为：宽度为1600mm、厚度为290mm、长度为1400mm的钛合金坯坯料；
Ⅳ.纵向拔长：将镦粗后的钛合金坯料平直放置，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行；锻造压机的操作车夹持钛坯的一端进行纵向拔长，交替沿钛坯的厚度方向和宽度方向进行锻压，控制送进量≤20％，最终锻造成宽度B为1500mm，厚度为150mm，长度为2300mm的钛合金宽幅板材。
综上所述，采用本发明的锻造工艺能够制造出质量较好的钛合金宽幅板材，并且工艺简单，能够进行大规模工业应用，具有很好的实用性和应用前景。

Claims (5)

1.钛合金宽幅板材的锻造方法，其特征是，包括以下步骤：
Ⅰ、镦粗：取直径为D，长度为L的钛合金锭，将钛合金锭加热后在锻造压机下镦粗，镦粗后的钛合金铸锭直径到1.2～1.4D；
Ⅱ、横向碾压：将镦粗后的钛锭平放在锻造压机的下砧上，使钛合金铸锭的长度方向轴线与压机操作轴线垂直，碾压镦粗后的钛合金铸锭，使钛合金铸锭沿铸锭的径向宽展，控制钛合金坯宽度为最终连轧钛坯产品宽度的1.5～2.0倍；
Ⅲ、锻造整形：翻转横向碾压后获得的钛合金坯，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造至中间变形坯料，再次将坯料立起，利用镦粗的方式对板材两端圆弧端进行锻造，减小圆弧切向长度；
Ⅳ、纵向拔长：将镦粗后的钛合金坯料平直放置，使钛合金坯长度方向轴线与压机操作车轴线平行，锻造压机的操作车夹持钛坯的一端进行纵向拔长，交替沿钛坯的厚度方向和宽度方向进行锻压，直至获得需要的厚度和宽度，即锻制出钛合金宽幅板材。
2.如权利要求1所述的钛合金宽幅板材的锻造方法，其特征是：所述钛合金锭的直径D为700～750mm，长度L＝1.5～2.5D。
3.如权利要求1所述的钛合金宽幅板材的锻造方法，其特征是：在步骤Ⅰ中进行镦粗时先将钛合金锭加热至1100～1200℃。
4.如权利要求1所述的钛合金宽幅板材的锻造方法，其特征是：在步骤Ⅱ中进行横向碾压时，锻造压机的下砧使用可旋转的直径≥2m的圆形下砧，碾压时控制送进量≤20％。
5.如权利要求1所述的钛合金宽幅板材的锻造方法，其特征是：在步骤Ⅳ中进行纵向拔长时，锻造压机控制送进量≤20％。
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