鎳基高溫合金矩形環件各向同性的軋制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鎳基高溫合金矩形環件的乳制方法，特別是涉及了一種鎳基高溫合金矩形環件各向同性的乳制方法。
【背景技術】
[0002]環形件乳制是目前生產高性能無縫環件最為有效的手段之一，在航空、航天等諸多領域獲得廣泛應用。對于矩形環件的生產多以徑向乳制方式進行，環件與坯料采用等高設計，錐輥僅起到防止環件攀升和限制環件高度增加的作用，軸向的變形量較小，導致環件的徑向力學性能與軸向力學性能相差較大。隨著環乳技術的發展和進步，人們逐漸掌握了徑/軸雙向的乳制成形方式，該方式生產的矩形環件，其軸向力學性能得到了很大程度上的改善，但是，依然不能保證環件在各個方向的力學性能達到一致。其原因在于，徑向進給與軸向進給均會使金屬材料向環件的切線方向流動，在切線方向形成了鍛造流線，從而使得切線方向的力學性能要遠遠好于徑向和軸向的力學性能。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種鎳基高溫合金矩形環件各向同性的乳制方法，通過改變乳制時材料的流動方向，使矩形環件各向力學性能保持一致，從而提高矩形環件的綜合力學性能。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所述鎳基高溫合金矩形環件各向同性的乳制方法，其技術方案包括以下步驟:
[0005]將按規格下料的鎳基高溫合金棒材加熱至鍛造溫度，經鐓粗、沖孔、預乳后，制成高度為氏、厚度為、外徑為&的矩形環坯；
[0006]將所述矩形環坯裝入環乳機上，芯輥從矩形環坯的中間穿過，驅動芯輥并帶動矩形環坯向主輥靠近，再驅動錐輥靠近矩形環坯的另一邊，上下錐輥將矩形環坯夾在中間；當矩形環坯放平后，驅動錐輥抬升h = 5mm?10mm，使矩形環坯發生傾斜；啟動環乳機進行乳制，調整主棍的轉速r = 1.0rad/s,以驅動力Fi= 390KN?423KN使芯棍以v j =
2.5mm/s的進給速度朝徑向進給，徑向進給的總量S:= B10/21^，以驅動力F2 =325KN?358KN使錐輥以v2= 1.5mm/s大小的進給速度朝軸向進給，軸向進給的總量S 2 =
10/21^，式中，為矩形環坯的厚度、B2為矩形環件的厚度、Η Λ矩形環坯的高度、Η2矩形環件的高度、1^矩形環坯的外徑；當乳制過程進入穩定狀態后，將錐輥逐步放下，并與工作臺持平；當徑向進給量與軸向進給量均達到目標后停止進給，矩形環件在環乳機的作用下轉動，一段時間后停止，將矩形環件取出。
[0007]所述徑向進給速度與軸向進給速度的關系如下:
[0008]S1/v1=S2/v2
[0009]式中，Si為徑向進給的總量；
[0010]S2為軸向進給的總量；
[0011]^為徑向進給速度；
[0012]v2為徑向進給速度。
[0013]所述徑向進給的驅動力匕滿足如下關系:
[0014]Fi= α Χη0Χ σ XHXL!
[0015]式中，FiS徑向進給的驅動力；
[0016]α為矩形環件展寬而導致的壓力增大系數，取2.0?2.4 ;
[0017]η。為實時應力狀態系數；
[0018]σ為材料的流動應力；
[0019]Η為矩形環坯的實時高度；
[0020]1^為芯輥與矩形環坯接觸的實時弧長。
[0021]所述軸向進給的驅動力F2滿足如下關系:
[0022]F2= β Χη0Χ σ XBXL2
[0023]式中，F2S軸向進給的驅動力；
[0024]β為矩形環件高度減小而導致的壓力增大系數，取2.8?3.2 ;
[0025]η。為實時應力狀態系數；
[0026]σ為材料的流動應力；
[0027]Β為矩形環坯的實時厚度；
[0028]匕為錐輥與矩形環坯接觸的實時弧長。
[0029]所述鎳基高溫合金為GH4169合金。
[0030]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0031]本發明所述鎳基高溫合金矩形環件各向同性的乳制方法，通過將錐輥抬升h =5mm?10mm，使矩形環件發生小量的傾斜，改變了乳制時金屬材料的流動，使其在各個方向保持一致。
[0032]將主輥的轉速設置為1.0rad/s，徑向進給速度為2.5mm/s，軸向進給速度為
1.5mm/s，以及徑向進給速度與軸向進給速度滿足關系式S/v1: S 2/v2,是為了保證切線方向的材料流動速度與徑向、軸向的材料流動速度一致。
[0033]徑向進給的總量為S1= B及軸向進給的總量S 2 =
/2?，一方面使矩形環坯發生充分的塑性變形，提高力學性能；另一方面是為了補充錐輥抬高而引起的尺寸差異。
[0034]徑向進給的驅動力F:滿足關系式F a Xn QX σ XHXQ，向進給的驅動力？2滿足關系式匕=β Χι^Χ σ XBXL2，使矩形環坯在徑向、軸向發生塑性變形，同時防止因環坯傾斜而產生的上下串動。
[0035]采用上述方法制備的鎳基高溫合金矩形環件，其組織均勻、性能較好，各向力學性能基本保持一致，以牌號為GH4169的鎳基高溫合金矩形環件為例:
[0036]經檢測該合金矩形環件的徑向室溫拉伸性能，其抗拉強度為1420MPa(大于設計使用要求的1275MPa)，伸長率為0.2%時的屈服強度為1270MPa(大于設計使用要求的1035MPa)，斷后伸長率為19% (大于設計使用要求的12% )。
[0037]經檢測該合金矩形環件的軸向室溫拉伸性能，其抗拉強度為1415MPa(大于設計使用要求的1275MPa)，伸長率為0.2%時的屈服強度為1262MPa(大于設計使用要求的1035MPa)，斷后伸長率為18% (大于設計使用要求的12% )。
[0038]經檢測該合金矩形環件的切向室溫拉伸性能，其抗拉強度為1430MPa(大于設計使用要求的1275MPa)，伸長率為0.2%時的屈服強度為1285MPa(大于設計使用要求的1035MPa)，斷后伸長率為21% (大于設計使用要求的12% )。
[0039]上述理化檢測結果表明，改進后的乳制成形方法生產鎳基高溫合金矩形環件，其各向力學性能基本相同且均符合要求。
【附圖說明】
[0040]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0041]圖1是本發明所述鎳基高溫合金矩形環件各向同性乳制方法示意圖。
【具體實施方式】
[0042]實施本發明所述的鎳基高溫合金矩形環件各向同性的乳制方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、機械手、環乳機等設備。下面以我國材料牌號為GH4169的鎳基高溫合金為例來詳細說明該方法的【具體實施方式】:
[0043]該合