CN111069498A - 高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法及高温合金锻件的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法及高温合金锻件的锻造方法，包套方法包括以下步骤：清洁坯料表面；裁切与坯料形状和尺寸相适的包覆物；将高温粘结剂涂抹在所述包覆物的一面；涂抹高温粘结剂的包覆物的一面覆盖到所述坯料的表面，用玻璃纤维布缠绕，得到包套的坯料；所述包覆物为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。本发明提供的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，发明人经过反复试验后发现，玻璃纤维布可以取代以往的不锈钢套和/或金属固定条，使得整个包套及锻造过程操作更方便，成本更低廉，提升了产品的质量和加工的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属材料的加工工艺，尤其是涉及一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法以及锻造方法。
背景技术
难变形高温合金具有高合金化、高强化相含量的特点，在涡轮盘锻件模锻过程中存在热加工温度较高(一般在1000～1200℃)、变形窗口温度范围较窄、热塑性差、易开裂、完全再结晶较难、变形抗力大等突出问题，且对温降敏感。当变形温度低于合金最佳热加工区间(一般为不超过100℃)后，一方面合金热加工性能恶化，导致锻件表面易开裂、变形抗力增大；另一方面合金完全再结晶困难，导致锻件容易出现粗晶和混晶，因此难变形高温合金涡轮盘模锻过程中锻造温度的控制对于获得理想的盘锻件尤其重要。
一般采用等温锻造生产难变形高温合金涡轮盘锻件以保证锻造温度不降低，但等温锻造存在锻造设备要求高、模具材料要求高、锻造过程相对复杂、生产效率低、生产成本高等劣势。因此我国一般采用对坯料采取各种保温措施的热模锻制备变形高温合金涡轮盘锻件，尤其是大尺寸难变形高温合金涡轮盘锻件的制备。典型的保温方法是在坯料表面包裹一定厚度的硅酸铝纤维保温毯，以减缓坯料转移及坯料与上下模接触时因辐射、对流及热交换导致的热量损失，从而减少坯料的温降，以保证模锻温度。
传统的方法主要有不锈钢硅酸铝复合硬包套(专利号CN101147950A)以及硅酸铝纤维保温毯热软包套(参见CN 103394629B)等。
不锈钢硅酸铝复合硬包套的特点是在室温下对坯料进行包套操作，坯料外涂抹玻璃润滑剂，再在坯料外表面包覆一层硅酸铝纤维毯或者硅酸铝纤维毡，最外边焊接一层不锈钢套，然后加热锻造。采用不锈钢硅酸铝复合硬包套全程在室温下操作，避免了高温热包套时的灼烧危险和恶劣环境。但采用不锈钢硅酸铝复合硬包套的最主要的问题是锻造后锻件表面质量较差，由于不锈钢套的塞积导致锻件表面出现不均匀的凹坑，影响了尺寸的精度，导致盘锻件加工余量变小甚至尺寸不达到，为降低凹坑导致的盘锻件尺寸不合格的风险，一般需要盘锻件单边多增加3到5毫米的余量，造成原材料的浪费；同时坯料包套后加热，会由于包套的隔热作用，导致有包套坯料透保的时间比无包套坯料增加。
硅酸铝纤维保温毯热软包套是先将坯料在加热炉中加热到一定温度(一般为锻造温度附近)保温后，再将坯料取出，然后人工将一层表面涂抹高温粘结剂的硅酸铝纤维毯包裹在坯料外表面，最后再加热保温后锻造。该方法的优点是：1)由于硅酸铝纤维毯在锻造过程中协调性好，锻造后的残余物分布均匀，不会存在不锈钢套的塞积导致锻件表面出现不均匀的凹坑，因此盘锻件表面质量好，尺寸控制精确；2)坯料加热到一定温度保温后包套，能缩短坯料透保时间。该方法的缺点是：1)需要将坯料加热到1000℃以上再出炉包套，需要工人高温操作，安全性和操作性较差；2)当锻造坯料较多时，包套时间较长和频繁开关炉门会导致的温降，使每件坯料包套后的实际温度都不同，不利于锻造过程一致性的控制。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，该方法简便，操作安全，节约成本，产品质量提升显著。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
在第一方面，提供了一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，包括以下步骤：
清洁坯料表面；
裁切与坯料形状和尺寸相适的包覆物；
将高温粘结剂涂抹在所述包覆物的一面；
涂抹高温粘结剂的包覆物的一面覆盖到所述坯料的表面，用玻璃纤维布缠绕，得到包套的坯料；
所述包覆物为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。
本发明提供的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，发明人经过反复试验后发现，玻璃纤维布可以取代以往的不锈钢套和/或金属固定条，使得整个包套及锻造过程操作更方便，成本更低廉，提升了加工产品的质量和产品加工的效率。
本发明中，高温粘结剂均匀的涂抹在包覆物的一面的全部。
进一步地，用清洗剂将所述坯料表面的污物清洁干净，并晾干。污物主要是油污、粉尘等。
进一步地，所述硅酸铝纤维毯的厚度范围包括但不限于5-50mm。
如在不同的实施例中，硅酸铝纤维毯的厚度可以为5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、48mm、50mm等等。
进一步地，所述硅酸铝毡的厚度范围包括但不限于0.5-15mm，优选为1-5mm。
如在不同的实施例中，硅酸铝毡的厚度可以为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、7mm、10mm、12mm、13mm、15mm等等。
本发明中，采用硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡对高温合金锻件进行包覆，煅烧效果无明显差别。
进一步地，所述坯料入炉的温度高于1100℃，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为20-25mm；所述坯料入炉的温度低于1100℃，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为15-20mm。
如在不同的实施例中，坯料入炉的温度高于1100℃时，硅酸铝纤维毯的厚度可以为20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm等等；坯料入炉的温度低于1100℃，硅酸铝纤维毯的厚度可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等等。
根据坯料入炉的温度选择合适厚度的硅酸铝纤维毯。
进一步地，所述玻璃纤维布的厚度范围包括但不限于为0.1-2mm。
如在不同的实施例中，玻璃纤维布的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.7mm、1mm、1.5mm、2mm等等。
玻璃纤维布的宽度根据待包裹的合金锻件选择，一般地，所述玻璃纤维布的典型宽度为20-100mm。
如在不同的实施例中，玻璃纤维布的宽度可以为20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm等等，优选为25-40mm。
进一步地，所述高温合金包括强化相含量在40％以上的难变形高温合金、变形高温合金和粉末高温合金。
变形高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温环境下抗氧化或耐腐蚀，并能在一定应力作用下长期工作的一类金属材料。
进一步地，所述强化相含量在40％以上的典型变形高温合金的种类包括但不限于GH4720Li、GH4710和GH4151；
所述其余典型变形高温合金的种类包括但不限于GH4169、GH4169D和GH4738；
所述典型粉末高温合金的种类包括但不限于FGH95、FGH96和FGH98。
进一步地，所述坯料包括以下中的任一种：
a)一火成型中的圆柱坯料；
b)两火成型中第一火的圆柱坯料和第二火的饼坯中的任一种或两种；
c)多火次成型中第一火的圆柱坯料、第二火的饼坯、随后火次的异形坯料中的任一种或多种。
进一步地，所述坯料为盘锻件的坯料。
即本发明中提供的高温合金包括：GH4720Li、GH4710和GH4151等强化相含量在40％以上的难变形高温合金，同时也适用于GH4169、GH4169D、GH4738等变形高温合金，FGH95、FGH96和FGH98等粉末高温合金的盘锻件的模锻包套。
在第二方面，本发明还提供了一种高温合金锻件的锻造方法，上述的方法得到的包套后的坯料入炉；
坯料锻造后进行冷却及加工。
本发明提供的高温合金锻件的锻造方法，采用上述的坯料进行煅烧加工，即后续步骤与现有的一致，但包套步骤简便，成本低，最终锻造得到的产品表面无裂痕，且无凹坑，一致性好，质量明显提升。
在第三方面，本发明还提供了一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套，其特征在于，包括坯料、包覆物、高温粘结剂和玻璃纤维布；所述包覆物通过所述高温粘结剂覆盖到所述坯料的表面，所述玻璃纤维布裹在所述包覆物上，所述包覆物为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。
进一步地，所述硅酸铝纤维毯的厚度为5-50mm；所述硅酸铝毡的厚度为0.5-15mm，优选为1-5mm。
进一步地，当所述坯料入炉的温度高于1100℃时，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为20-25mm；当所述坯料入炉的温度低于1100℃时，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为15-20mm。
进一步地，所述玻璃纤维布的厚度为0.1-2mm，优选为20-100mm，进一步优选为25-40mm。
进一步地，所述坯料包括以下中的任一者：a)一火成型中的圆柱坯料；b)两火成型中第一火的圆柱坯料和第二火的饼坯中的任一种或两种；c)多火次成型中第一火的圆柱坯料、第二火的饼坯、随后火次的异形坯料中的任一种或多种。在一个实施方案中，所述坯料为涡轮盘锻件的坯料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)采用玻璃纤维布代替焊接的不锈钢罩，玻璃纤维布在高温下熔化，变形过程中协调性好不会形成不均匀的包套塞积，因此锻件表面质量更好，尺寸精度高，有利于节约原材料成本和机加工成本。
(2)全程在室温下操作，操作方便安全。
(3)采用玻璃纤维布缠紧，而不是采用焊接不锈钢罩固定，简化了操作流程。
(4)采用便宜的玻璃纤维布代替较贵的不锈钢罩，能节约生产成品(5)采用玻璃纤维布代替不锈钢罩，便于清理，硅酸铝纤维保温毯和纤维布的残余物在冷却过程中会自然脱落，而不锈钢常仅仅包覆在锻件表面甚至嵌入锻件中，需要人工清理。
(6)多个坯料包套后可同时入炉加热，包套过程中没有频繁的开关炉门，坯料加热的一致性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为根据本发明一个实施例的室温复合软包套的结构示意图；
图2为本发明实施例4中GH4720Li合金涡轮盘锻件的主视图；
图3为本发明实施例5中GH4151合金涡轮盘锻件的主视图；
图4为本发明实施例6中GH4169合金涡轮盘锻件的主视图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
参考图1，其示出了根据本发明一个实施例的室温复合软包套的结构示意图。在图1中，高温合金锻件热模锻用室温复合软包套包括坯料1、包覆物2、高温粘结剂3和玻璃纤维布4；所述包覆物2通过所述高温粘结剂3覆盖到所述坯料1的表面，所述玻璃纤维布4裹紧进在所述包覆物2上，所述包覆物2为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。
具体地，用清洗剂将所述坯料1表面的污物清洁干净，并晾干。具体地，所述硅酸铝纤维毯的厚度范围包括但不限于5-50mm；所述硅酸铝毡的厚度范围包括但不限于0.5-15mm，优选为1-5mm。
在不同的实施例中，所述高温粘结剂3为玻璃粘结剂，其厚度范围为0.5-15mm，优选为1-13mm，更优选为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12mm。
在不同的实施例中，硅酸铝纤维毯的厚度可以为5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、48mm、50mm等等。在不同的实施例中，硅酸铝毡的厚度可以为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、7mm、10mm、12mm、13mm、15mm等等。具体地，所述坯料1入炉的温度高于1100℃，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为20-25mm；所述坯料1入炉的温度低于1100℃，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为15-20mm。具体地，所述玻璃纤维布4的厚度范围包括但不限于0.1-2mm。
在不同的实施例中，玻璃纤维布4的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.7mm、1mm、1.5mm、2mm等等。具体地，所述玻璃纤维布4的宽度范围包括但不限于20-100mm，优选为25-40mm。
在不同的实施例中，玻璃纤维布4的宽度可以为20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm等等，优选为25-40mm。具体地，所述高温合金包括强化相含量在40％以上的变形高温合金、变形高温合金和粉末高温合金。具体地，所述强化相含量在40％以上的变形高温合金的种类包括但不限于GH4720Li、GH4710和GH4151；所述其余典型变形高温合金的种类包括但不限于GH4169、GH4169D和GH4738；所述典型粉末高温合金的种类包括但不限于FGH95、FGH96和FGH98中的任一种。
具体地，所述坯料1包括以下中的任一种：
a)一火成型中的圆柱坯料；
b)两火成型中第一火的圆柱坯料和第二火的饼坯中的任一种或两种；
c)多火次成型中第一火的圆柱坯料、第二火的饼坯、随后火次的异形坯料中的任一种或多种；
进一步地，所述坯料1为涡轮盘锻件的坯料。
即本申请中提供的高温合金包括：GH4720Li、GH4710、GH4151、GH4065、GH4175等强化相含量在40％以上的难变形高温合金，同时也适用于GH4169、GH4169D、GH4738等变形高温合金，FGH95、FGH96和FGH98等粉末高温合金的盘锻件的模锻包套。
进一步地，本发明提供了高温合金锻件热模锻用室温复合软包套及锻造方法，步骤如下：
第一步：坯料表面的清洁。室温下，将坯料表面油污、粉尘等用清洗剂清洁干净并晾干。
第二步：硅酸铝纤维毯的制备。室温下，根据对锻造温度的控制要求，选取适宜厚度的硅酸铝纤维毯，根据坯料的形状和尺寸，裁剪适宜尺寸的硅酸铝纤维毯。
第三步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的硅酸铝纤维毯表面。
第四步：坯料与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂一面的硅酸铝纤维毯与坯料接触，坯料所有表面都需要与带高温粘接剂的硅酸铝纤维毯充分接触。
第五步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将适宜规格的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外面，将坯料、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第六步：包套后坯料的入炉。将室温冷软包套的坯料放入加热炉保温加热。
第七步：坯料锻造。将保温后的坯料从加热炉取出锻造(自由锻或模锻)。
第八步：盘锻件冷却及机加工。盘锻件按工艺要求冷却后进行机加工。
以上所指的坯料包括1)一火成型中的圆柱坯料；2)两火成型中第一火的圆柱坯料和第二火的饼坯；3)多火次成型中第一火的圆柱坯料、第二火的饼坯、随后火次的异形坯料。
以下进行举例说明。
实施例1：
在本实施例中，提供了一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套，其包括坯料1、包覆物2、高温粘结剂3和玻璃纤维布4；所述包覆物2通过所述高温粘结剂3覆盖到所述坯料1的表面，所述玻璃纤维布4裹紧进在所述包覆物2上，所述包覆物2为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。其中，坯料1为一火成型中的圆柱坯料；包覆物2为硅酸铝毡，其厚度为4mm；高温粘结剂3为玻璃粘结剂，厚度为5mm；玻璃纤维布4的厚度为1mm。
多个坯料1包套后同时入炉加热，中间没有频繁的开关炉门，坯料1加热的一致性好。
实施例2：
在本实施例中，提供了一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套，其包括坯料1、包覆物2、高温粘结剂3和玻璃纤维布4；所述包覆物2通过所述高温粘结剂3覆盖到所述坯料1的表面，所述玻璃纤维布4裹紧进在所述包覆物2上，所述包覆物2为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。其中，坯料1为两火成型中第二火的饼坯；包覆物2为硅酸铝纤维毯，其厚度为24mm；高温粘结剂3为玻璃粘结剂，厚度为7mm；玻璃纤维布4的厚度为1.5mm。
多个坯料1包套后同时入炉加热，中间没有频繁的开关炉门，坯料1加热的一致性好。
实施例3：
在本实施例中，提供了一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套，其包括坯料1、包覆物2、高温粘结剂3和玻璃纤维布4；所述包覆物2通过所述高温粘结剂3覆盖到所述坯料1的表面，所述玻璃纤维布4裹紧进在所述包覆物2上，所述包覆物2为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。其中，坯料1为涡轮盘锻件的坯料；包覆物2为硅酸铝纤维毯，其厚度为18mm；高温粘结剂3为玻璃粘结剂，厚度为10mm；玻璃纤维布4的厚度为0.7mm。
多个坯料1包套后同时入炉加热，中间没有频繁的开关炉门，坯料1加热的一致性好实施例4
采用一火模锻成型工艺制备如图1所示的GH4720Li合金涡轮盘锻件，步骤如下：
第一步：坯料表面的清洁。室温下，将圆柱坯料(尺寸Φ180×345mm)表面油污、粉尘等用清洗剂清洁干净并晾干。
第二步：硅酸铝纤维毯的制备。GH4720Li合金热塑性较差，容易开裂，锻造温度1120～1200℃，选择25mm厚的硅酸铝纤维毯，分别裁剪2块Φ180±5mm的圆片和1块600×(360-370)mm的长方形片。
第三步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的2块圆片和1块长方形片的硅酸铝纤维毯上。
第四步：坯料与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂-面的硅酸铝纤维毯与坯料接触，圆柱坯料上下端面与圆片接触，圆柱坯料圆周面与长方形片接触。
第五步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将30mm宽×0.5mm厚的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外，使所有圆柱坯料表面、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第六步：包套后坯料的入炉。将室温冷软包套的圆柱坯料放入加热炉保温加热，加热温度1120～1200℃，保温3～6h。
第七步：坯料模锻。将保温后的坯料从加热炉取出，放入模具中，进行一火次直接热模锻(模具温度800～1000℃)，名义变形量70％，随后空冷。
第八步：盘锻件冷却及机加工。盘锻件按工艺要求冷却后，清理表面包套残余物后进行机加工。
(1)包套过程及成本对比
表1包套过程及成本对比
| 包套方式 | 操作时间 | 操作环境 | 包套质量 | 包套成本 |
| 室温复合软包套 | 3分钟/件 | 10级 | 2级 | 0.6 |
| 室温复合硬包套 | 5分钟/件 | 10级 | 1级 | 1 |
| 高温热包套 | 5分钟/件 | 0级 | 0.5级 | 0.5 |
采用室温复合软包套虽然包套时间和成本上比高温热包套相比略有增加，但操作环境和包套质量最佳。采用室温复合软包套操作时间和包套成本都比室温复合硬包套下降。
注：1.室温复合软包套-本专利包套方法；室温复合硬包套-不锈钢罩+硅酸铝毯或毡复合硬包套；高温热包套-坯料加热到高温后，再出炉包套。
2.操作时间，按10件坯料包套的全流程平均时间计算。
3.操作环境，坯料室温操作时为10级，温度每上升100度，评级降低1级，0级为1000℃以上。
4.包套质量，以室温复合硬包套为1级，级数越高，包套质量越好。
5.包套成本，以室温复合硬包套成本为基数。
(2)盘锻件表面质量
表2盘锻件表面质量
| 包套方式 | 上轴 | 下轴 | 上盘体面 | 下盘体面 | 盘体圆周面 |
| 室温复合软包套 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 |
| 室温复合硬包套 | 2级 | 2级 | 6级 | 3级 | 5级 |
| 高温热包套 | 1级 | 1级 | 2级 | 2级 | 5级 |
注：盘锻件经过模锻后，表面质量定义为6级：其中1级为表面无裂纹，且无凹坑；2级为表面无裂纹，有轻微凹坑；3级为表面无裂纹，有严重凹坑；4级为表面轻微裂纹，无凹坑；5级为表面轻微裂纹，有轻微凹坑；6级为表面轻微裂纹，有严重凹坑。
(3)盘锻件坯料重量及机加工时间
表3盘锻件坯料重量及机加工时间
| 包套方式 | 坯料重量 | 机加工时间 |
| 室温复合软包套 | 0.75 | 0.75 |
| 室温复合硬包套 | 1 | 1 |
| 高温热包套 | 0.9 | 0.8 |
注：1.坯料重量以室温复合硬包套重量为基数。
2.机加工时间以室温复合硬包套盘锻件的机加工时间为基数。
实施例5
采用两火(镦饼+模锻)成型工艺制备如图2所示的GH4151合金涡轮盘锻件。步骤如下：
第一步：坯料表面的清洁。室温下，将圆柱坯料(尺寸Φ150×350mm)表面油污、粉尘等用清洗剂清洁干净并晾干。
第二步：硅酸铝纤维毯的制备。GH4151合金热塑性很差，且对温降敏感，锻造温度1150～1200℃，选择25mm厚的硅酸铝纤维毯，分别裁剪2块Φ150±5mm的圆片和1块500×(360-370)mm的长方形片。
第三步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的2块圆片和1块长方形片的硅酸铝纤维毯上。
第四步：坯料与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂一面的硅酸铝纤维毯与坯料接触，圆柱坯料上下端面与圆片接触，圆柱坯料圆周面与长方形片接触。
第五步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将30mm宽×0.5mm厚的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外，使所有圆柱坯料表面、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第六步：包套后坯料的入炉。将室温冷软包套的圆柱坯料放入加热炉保温加热，加热温度1150～1200℃，保温3～6h。
第七步：圆柱坯料镦饼。将保温后的坯料从加热炉取出，在平模(模具温度800～1000℃)进行第一火变形，镦饼变形量50％，随后空冷。
第八步：饼坯表面的清洁。饼坯冷却至室温后，将饼坯(尺寸～Φ200×180mm)表面包套残余物清扫干净。
第九步：硅酸铝纤维毯的制备。选择25mm厚的硅酸铝纤维毯，分别裁剪2块Φ200±5mm的圆片和1块640×(190-200)mm的长方形片。
第十步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的2块圆片和1块长方形片的硅酸铝纤维毯上。
第十一步：饼坯与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂一面的硅酸铝纤维毯与饼坯接触，饼坯上下端面与圆片接触，饼坯圆周面与长方形片接触。
第十二步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将30mm宽×0.5mm厚的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外，使所有饼坯表面、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第十三步：包套后饼坯的入炉。将室温冷软包套的饼坯放入加热炉保温加热，加热温度1150～1200℃，保温3～6h。
第十四步：饼坯模锻。将保温后的坯料从加热炉取出，放入模具中，进行第二火热模锻(模具温度800～1000℃)，名义变形量70％，随后空冷。
第十五步：盘锻件冷却及机加工。盘锻件按工艺要求冷却后，清扫表面包套残余物后进行机加工。
(1)包套过程及成本对比
表4包套过程及成本对比
| 包套方式 | 操作时间 | 操作环境 | 包套质量 | 包套成本 |
| 室温复合软包套 | 5分钟/件 | 10级 | 2级 | 0.5 |
| 室温复合硬包套 | 9分钟/件 | 10级 | 1级 | 1 |
| 高温热包套 | 10分钟/件 | 0级 | 0.5级 | 0.5 |
注：1.室温复合软包套-本专利包套方法；室温复合硬包套-不锈钢罩+硅酸铝毯或毡复合硬包套；高温热包套-坯料加热到高温后，再出炉包套。
2.操作时间，按10件坯料包套的全流程平均时间计算。
3.操作环境，坯料室温操作时为10级，温度每上升100度，评级降低1级，0级为1000℃以上。
4.包套质量，以室温复合硬包套为1级，级数越高，包套质量越好。
5.包套成本，以室温复合硬包套成本为基数。
(2)盘锻件表面质量
表5盘锻件表面质量
| 包套方式 | 上轴 | 下轴 | 上盘体面 | 下盘体面 | 盘体圆周面 |
| 室温复合软包套 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 | 1级 |
| 室温复合硬包套 | 2级 | 2级 | 3级 | 3级 | 5级 |
| 高温热包套 | 4级 | 4级 | 1级 | 1级 | 1级 |
注：盘锻件经过模锻后，表面质量定义为6级：其中1级为表面无裂纹，且无凹坑；2级为表面无裂纹，有轻微凹坑；3级为表面无裂纹，有严重凹坑；4级为表面轻微裂纹，无凹坑；5级为表面轻微裂纹，有轻微凹坑；6级为表面轻微裂纹，有严重凹坑。
(3)盘锻件坯料重量及机加工时间
表6盘锻件坯料重量及机加工时间
| 包套方式 | 坯料重量 | 机加工时间 |
| 室温复合软包套 | 0.80 | 0.7 |
| 室温复合硬包套 | 1 | 1 |
| 高温热包套 | 0.95 | 0.9 |
注：1.坯料重量以室温复合硬包套重量为基数。
2.机加工时间以室温复合硬包套盘锻件的机加工时间为基数。
实施例6
采用三火(镦饼+预锻+最终模锻)成型工艺制备如图3所示的GH4169合金涡轮盘锻件。
步骤如下：
第一步：坯料表面的清洁。室温下，将圆柱坯料(尺寸Φ280×630mm)表面油污、粉尘等用清洗剂清洁干净并晾干。
第二步：硅酸铝纤维毯的制备。GH4169合金热塑性较好，锻造温度950～1050℃，选择15mm厚的硅酸铝纤维毯，分别裁剪2块Φ280±5mm的圆片和1块950×(630-640)mm的长方形片。
第三步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的2块圆片和1块长方形片的硅酸铝纤维毯上。
第四步：坯料与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂一面的硅酸铝纤维毯与坯料接触，圆柱坯料上下端面与圆片接触，圆柱坯料圆周面与长方形片接触。
第五步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将30mm宽×0.5mm厚的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外，使所有圆柱坯料表面、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第六步：包套后坯料的入炉。将室温冷软包套的圆柱坯料放入加热炉保温加热，加热温度950～1050℃，保温3～6h。
第七步：圆柱坯料镦饼。将保温后的坯料从加热炉取出，在平模(模具温度400～500℃)进行第一火变形，镦饼变形量～50％，随后空冷。
第八步：饼坯表面的清洁。饼坯冷却至室温后，将饼坯(尺寸～Φ380×300mm)表面包套残余物清洁干净。
第九步：硅酸铝纤维毯的制备。选择15mm厚的硅酸铝纤维毯，分别裁剪2块Φ380±5mm的圆片和1块1300×(330-340)mm的长方形片；
第十步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的2块圆片和1块长方形片的硅酸铝纤维毯上。
第十一步：饼坯与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂一面的硅酸铝纤维毯与饼坯接触，饼坯上下端面与圆片接触，饼坯圆周面与长方形片接触。
第十二步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将30mm宽×0.5mm厚的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外，使所有饼坯表面、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第十三步：包套后饼坯的入炉。将室温冷软包套的饼坯放入加热炉保温加热，加热温度950～1050℃，保温3～6h。
第十四步：饼坯预模锻。将保温后的坯料从加热炉取出，放入预锻模具中，进行第二火预锻模锻制备预锻盘坯(模具温度400～500℃)，名义变形量～50％，随后空冷。
第十五步：预锻盘坯表面的清洁。预锻盘坯冷却至室温后，将表面包套残余物清洁干净；
第十六步：硅酸铝纤维毯的制备。选择20mm厚的硅酸铝纤维毯，分别裁剪2块Φ600±5mm的圆片和1块1800×(180-190)mm的长方形片。
第十七步：高温粘结剂的涂抹。室温下，将高温粘结剂均匀的涂抹在裁剪的2块圆片和1块长方形片的硅酸铝纤维毯上。
第十八步：预锻盘坯与硅酸铝纤维毯的复合。室温下，将涂有高温粘结剂一面的硅酸铝纤维毯与预锻盘坯接触，预锻盘坯上下端面与圆片接触，预锻盘坯圆周面与长方形片接触。
第十九步：硅酸铝纤维毯与玻璃纤维布的复合。室温下，将30mm宽×0.5mm厚的玻璃纤维布紧紧缠在硅酸铝纤维毯外，使所有预锻盘坯表面、高温粘结剂、硅酸铝纤维毯充分接触。
第二十步：包套后预锻盘坯的入炉。将室温冷软包套的预锻盘坯放入加热炉保温加热，加热温度950～1050℃，保温3～6h。
第二十一步：盘锻件的最终模锻。将保温后的预锻盘坯从加热炉取出，放入最终模锻模具中，进行第三火最终模锻(模具温度400～500℃)，名义变形量～60％，随后空冷。
第二十二步：盘锻件冷却及机加工。盘锻件按工艺要求冷却后，清理表面包套残余物后进行机加工。
(1)包套过程及成本对比
表7包套过程及成本对比
| 包套方式 | 操作时间 | 操作环境 | 包套质量 | 包套成本 |
| 室温复合软包套 | 10分钟/件 | 10级 | 2级 | 0.5 |
| 室温复合硬包套 | 20分钟/件 | 10级 | 1级 | 1 |
| 高温热包套 | 15分钟/件 | 0级 | 0.5级 | 0.5 |
注：1.室温复合软包套-本专利包套方法；室温复合硬包套-不锈钢罩+硅酸铝毯或毡复合硬包套；高温热包套-坯料加热到高温后，再出炉包套。
2.操作时间，按10件坯料包套的全流程平均时间计算。
3.操作环境，坯料室温操作时为10级，温度每上升100度，评级降低1级，0级为1000℃以上。
4.包套质量，以室温复合硬包套为1级，级数越高，包套质量越好。
5.包套成本，以室温复合硬包套成本为基数。
(2)盘锻件表面质量
表8盘锻件表面质量
| 包套方式 | 上模面 | 下模面 | 盘体圆周面 |
| 室温复合软包套 | 1级 | 1级 | 1级 |
| 室温复合硬包套 | 6级 | 6级 | 6级 |
| 高温热包套 | 5级 | 5级 | 3级 |
注：盘锻件经过模锻后后，表面质量定义为6级：其中1级为表面无裂纹，且无凹坑；2级为表面无裂纹，有轻微凹坑；3级为表面无裂纹，有严重凹坑；4级为表面轻微裂纹，无凹坑；5级为表面轻微裂纹，有轻微凹坑；6级为表面轻微裂纹，有严重凹坑。
(3)盘锻件坯料重量及机加工时间
表9盘锻件坯料重量及机加工时间
| 包套方式 | 坯料重量 | 机加工时间 |
| 室温复合软包套 | 0.7 | 0.7 |
| 室温复合硬包套 | 1 | 1 |
| 高温热包套 | 0.9 | 0.9 |
注：1.坯料重量以室温复合硬包套重量为基数。
2.机加工时间以室温复合硬包套盘锻件的机加工时间为基数。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，包括以下步骤：
清洁坯料表面；
裁切与坯料形状和尺寸相适的包覆物；
将高温粘结剂涂抹在所述包覆物的一面；
涂抹高温粘结剂的包覆物的一面覆盖到所述坯料的表面，用玻璃纤维布缠绕，得到包套的坯料；
所述包覆物为硅酸铝纤维毯或硅酸铝毡。
2.根据权利要求1所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，用清洗剂将所述坯料表面的污物清洁干净，并晾干。
3.根据权利要求1所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，所述硅酸铝纤维毯的厚度为5-50mm；所述硅酸铝毡的厚度为0.5-15mm，优选为1-5mm。
4.根据权利要求3所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，当所述坯料入炉的温度高于1100℃时，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为20-25mm；当所述坯料入炉的温度低于1100℃时，所用的硅酸铝纤维毯的厚度为15-20mm。
5.根据权利要求1所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，所述玻璃纤维布的厚度为0.1-2mm。
6.根据权利要求5所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，所述玻璃纤维布的宽度为20-100mm，优选为25-40 mm。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，所述高温合金包括强化相含量在40%以上的变形高温合金、变形高温合金和粉末高温合金。
8.根据权利要求7所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，所述强化相含量在40%以上的变形高温合金为选自GH4720Li、GH4710和GH4151中的任一种；
所述变形高温合金为选自GH4169、GH4169D和GH4738中的任一种；
所述粉末高温合金为选自FGH95、FGH96和FGH98中的任一种。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的高温合金锻件热模锻用室温复合软包套方法，其特征在于，所述坯料为涡轮盘锻件的坯料，其包括以下中的任一者：
a）一火成型中的圆柱坯料；
b）两火成型中第一火的圆柱坯料和第二火的饼坯中的任一种或两种；
c）多火次成型中第一火的圆柱坯料、第二火的饼坯、随后火次的异形坯料中的任一种或多种。
10.一种高温合金锻件的锻造方法，其特征在于，将根据权利要求1-9任一项所述的方法包套后的坯料入炉；坯料锻造后进行冷却及加工。
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2019
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