專利名稱：一種大型鈦合金整體框的鍛造方法
一種大型鈦合金整體框的鍛造方法技術領域
本發明屬于鍛造領域，涉及一種大型鈦合金整體框的鍛造方法。
技術背景
大型鈦合金鍛件一般是指重量超過50kg、外徑在500mm以外的鍛件。隨著科技的高速發展，大型或超大型鈦合金整體框等溫精鍛件的需求越來越多。而多數此類鍛件一般有高筋多、腹板薄、投影面積大等結構特征。若直接采用等溫鍛的成型方式，需要5 7火完成，且每火后均要銑毛邊，生產周期長(僅模具升、降溫就需要8天的時間)，1個鍛件等溫鍛造周期需要12天時間；這不僅造成了設備、人員消耗，也降低了模具的使用壽命。發明內容
本發明所要解決的技術問題是提出一種大型鈦合金整體框的鍛造方法，縮短產品的鍛造周期，提高成型率，提高模具的使用壽命。
本發明的基本思路是通過采用錘上預鍛和等溫終鍛結合的方法，來解決上述技術問題。本發明具體包含以下步驟
步驟一，根據零件的材料、形狀、尺寸，設計終鍛鍛件和等溫鍛模具；
步驟二，設計錘上預鍛件和模具圖，其模具在預鍛時與等溫鍛模具在終鍛時型腔尺寸一致；
步驟三，根據步驟一、步驟二，選取預鍛件坯料，制作加工終、預鍛模具；
步驟四對坯料進行錘上預鍛，包含噴涂防護潤滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續工序等程序；
步驟五對步驟四所形成的預鍛件進行等溫模鍛。
根據以上所述的鍛造方法，在步驟四中，后續工序銑毛邊可以過銑1 2mm。
本發明通過上述方法實現錘上預鍛和等溫鍛造的有機結合，縮短了鍛造周期，由等溫鍛造的5 7個火次減少至2個火次，提高了生產效率，降低了生產成本。
具體實施方式
下面對本發明的具體實施方式
做進一步說明。
步驟一，根據零件的材料、形狀、尺寸，設計終鍛鍛件和等溫鍛模具。
分析零件圖，包括產品零件外廓尺寸，投影面積、最小/最大厚度、筋高和筋寬等結構特征。根據零件特點和尺寸，我們確定鍛件余量，余量比常規模鍛小30% 50%。按此方案制作鍛件數模。
根據鍛件數模做模具數模，模具材料為高溫合金，鍛件材料為鈦合金，根據這兩種材料在不同溫度下的線膨脹系數，分別確定鍛件和模具的收縮率，最終計算出熱鍛件數模和模具型腔尺寸，設計模具。
步驟二，設計錘上預鍛件和模具圖，其模具在預鍛時與等溫鍛模具在終鍛時型腔尺寸一致。
分析終鍛圖，確定預鍛件設計方案。為滿足最終鍛件的組織和性能要求，預鍛荒形在進行等溫鍛造時，我們選取鍛件變形量控制在30% 40%，用以下公式計算得出預鍛件垂直尺寸余量
L = hX (l+k)-h
式中L-預鍛件垂直尺寸余量；
h-終鍛件厚度尺寸；
k-鍛件在等溫鍛時的變形量。
為了保證能順利的將荒形放入型腔中，預鍛我們采用閉式模鍛，分模面為曲面，制作出預鍛件數模。錘上鍛造模具材料選5CrMM0，鍛件材料鈦合金，確定鍛件收縮率。最終計算出模具型腔尺寸，設計模具。
步驟三，根據步驟一和步驟二，選取預鍛件坯料，制作加工終、預鍛模具。按照產品設計圖制作模具。
步驟四進行錘上預鍛，包含噴涂防護潤滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續工序等程序。
a)噴涂防護潤滑劑將干凈坯料置于100 150°C的電爐中預熱10 20分鐘，出爐噴涂潤滑劑，涂層要均勻。
b)采用電爐加熱并保溫。
c)用630KJ對擊錘鍛造，鍛前預熱模具。鍛造技術要求坯料轉移時間彡40s ；預鍛時將坯料放正，先輕擊1 2錘，再重擊成型；終鍛溫度彡SOO0C ；冷卻方式為空冷。
d)后續工序銑毛邊，最后一火次過銑毛邊1 2mm ；將棱角及過銑處打磨圓滑， 并將鍛件全部拋光。
步驟五，對預鍛件進行等溫鍛造，包含以下程序
a)噴涂防護潤滑劑噴涂前用溫熱的洗衣粉水將毛坯擦洗干凈；預熱毛坯，噴涂潤滑劑；涂層厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥。
b)采用電爐加熱并保溫；
c)等溫鍛造設備采用壓力機將模具安裝在設備上，用電爐對模具進行加熱。
d)等溫模鍛技術要求坯料轉移時間< 30秒；將加熱好的坯料放入預熱到溫的模具中進行鍛壓，鍛造時利用計算機系統控制鍛造速率及鍛件垂直尺寸；使用空冷方式對鍛件進行冷卻。
重復步驟五1 2次。
以下結合實施例對具體實施方式
進行說明。
案例1 鍛件材料:TA15 ；相變點9880C ；數量4件。
步驟一根據零件的材料、形狀、尺寸，設計終鍛鍛件和等溫鍛模具。
分析零件圖產品零件外廓尺寸為1007X1096. 5mm，投影面積為0. 38m2，腹板厚 1.8 6mm，最大厚度160mm，18個橫筋高20mm，寬2mm。產品要求等溫精鍛件。根據這些特點我們確定鍛件余量單邊為4 5mm，產品出模角為外3°，內5°。制作鍛件數模。
根據鍛件圖做模具圖，模具材料為高溫合金，鍛件材料為鈦合金，根據這兩種材料在鍛造溫度下的線膨脹系數，分別確定鍛件和模具的收縮率，最終確定模具型腔尺寸為鍛件的 99. 66%。
步驟二設計錘上預鍛件和模具圖，其模具在預鍛時與等溫鍛模具在終鍛時型腔尺寸一致。
分析終鍛圖，確定預鍛件設計方案，鍛件水平方向單邊余量3mm ；由公式L = hX (l+k)-h計算并選取垂直尺寸余量為5mm(式中L為預鍛件垂直尺寸余量；h為終鍛件厚度尺寸12. 5 16mm ；k為鍛件在等溫鍛時的變形量30% 40% )。鍛件采用閉式模鍛， 分模面為曲面，制作出預鍛件數模。錘上鍛造模具材料選5CrNiMo，TA15鍛造溫度為T β (相變點)下30 50°C，模具預熱溫度為200 350°C，根據這兩種材料不同溫度的熱膨脹系數，確定鍛件收縮率為100.7%，即模具型腔尺寸為鍛件的100.7%。設計模具圖。
步驟三根據步驟一和步驟二，選取預鍛件坯料，制作加工終、預鍛模具。按照產品設計圖制作模具。
步驟四進行錘上預鍛。包含噴涂防護潤滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續工序等程序。
a)噴涂防護潤滑劑將干凈坯料置于150°C的電爐中預熱20分鐘，出爐噴涂潤滑劑，涂層要均勻，涂后標刻原有標記。
b)電爐加熱，加熱溫度958 °C，保溫70分鐘。
c)鍛造采用630KJ對擊錘，鍛造前模具預熱時間為12h，鍛造技術要求坯料轉移時間20 35 ；預鍛時將坯料放正，先輕擊2錘，再重擊成型；終鍛溫度為805 812°C ；冷卻方式為空冷。
d)后續工序銑毛邊，最后一火次過銑毛邊1 2mm ；將棱角及過銑處打磨圓滑， 并將鍛件全部拋光。
步驟五，對預鍛件進行等溫鍛造，包含以下程序
a)噴涂防護潤滑劑噴涂前用溫熱的洗衣粉水將毛坯擦洗干凈；
毛坯在150°C爐溫中加熱lOmin，出爐用噴壺噴涂，涂層厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥；潤滑劑選用KBC-12。
b)電爐加熱，鍛件加熱溫度958°C，保溫70分鐘；
c)等溫鍛造采用10000噸油壓機將模具安裝在設備上，用環形電阻爐對模具進行加熱；
d)等溫模鍛技術要求坯料轉移時間2 ；將加熱好的坯料放入預熱到溫的模具中進行鍛壓，鍛造時利用計算機系統控制鍛造速率及鍛件垂直尺寸。鍛壓參數設定根據受壓面積及充滿程度不同各火次壓力不同，最大設定為4000噸；鍛造速率(設備橫梁速度) 0. 001 0. 005mm/s ；第一火壓制坯料，使坯料整體與模具接觸；壓下量10. Omm ；第二火 壓下量5. Omm ；鍛件冷卻為空冷方式。
重復步驟五1次。
權利要求
1.一種大型鈦合金整體框的鍛造方法，其特征為，所述方法包含錘上預鍛和等溫鍛終鍛，具體包括以下步驟步驟一，根據零件的材料、形狀、尺寸，設計終鍛鍛件和等溫鍛模具； 步驟二，設計錘上預鍛件和模具圖，其模具在預鍛時與等溫鍛模具在終鍛時型腔尺寸一致；步驟三，根據步驟一、步驟二，選取預鍛件坯料，制作加工終、預鍛模具； 步驟四對坯料進行錘上預鍛，包含噴涂防護潤滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續工序等程序；步驟五對步驟四所形成的預鍛件進行等溫模鍛。
2.根據權利要求1所述的鍛造方法，其特征還在于在步驟四中，后續工序銑毛邊為過 先1 2mm。
全文摘要
本發明屬于鍛造技術領域，涉及一種大型鈦合金整體框鍛造的方法。本發明包含以下步驟步驟一，根據零件的材料、形狀、尺寸，設計終鍛鍛件和等溫鍛模具；步驟二，設計錘上預鍛件和模具圖，其模具在預鍛時與等溫鍛模具在終鍛時型腔尺寸一致；步驟三，根據步驟一、步驟二，選取預鍛件坯料，制作加工終、預鍛模具；步驟四，對坯料進行錘上預鍛，包含噴涂防護潤滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續工序等程序；步驟五，對步驟四所形成的預鍛件進行等溫模鍛。本發明通過上述方法實現錘上預鍛和等溫鍛造的有機結合，縮短了鍛造周期，由等溫鍛造5～7個火次減少到2個火次。
文檔編號B21J5/02GK102513487SQ20111042696
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者冀勝利, 唐軍, 王 華, 郭敏, 黃之益 申請人:陜西宏遠航空鍛造有限責任公司