一種鈦合金薄壁環件及其鍛造成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環件技術領域，具體涉及一種鈦合金薄壁環件及其鍛造成形方法。
【背景技術】
[0002]環件是現代生產設備中存在的一種重要機械零件，其質量的好壞直接關系著主零件的使用壽命。隨著經濟技術不斷發展，在生產實際中對設備與機械原件的要求不斷提高，提高環件的耐高溫性對生產工作具有重要的意義。
[0003]采用鈦合金制造的航空航天等領域使用的回轉體零部件，如筒形殼體鍛件等，由于鍛件的壁厚較薄，高度較高，再加上鍛件尺寸精度、性能及組織要求也較高，增加了乳制成形的難度。現有技術在乳制薄壁的鈦合金高筒環件時，由于坯料在沖孔后，仍然存在很大的鼓肚，乳制時材料流動情況難以控制。而且輾乳模具孔型與預乳坯之間激烈摩擦，造成乳制不穩定，容易失穩，出現乳扁和喇叭口等現象。而制坯時由于坯料兩端材料過少，乳制時環件轉動速度快、無摩擦，環件兩端溫度低，變形抗力相對較大，而且乳制成形時材料大部分沿徑向流動，軸向材料流動較少，造成最終成形環件兩端壁厚不夠，達不到要求。
[0004]鈦合金用于航空發動機壓氣機盤、鼓筒和葉片等零件。TA12A合金薄壁異形環件是航空發動機上常用的一種零件類型，如航空發動機上的加力筒體殼體，傳統的鈦合金薄壁環件生產方法是使用板材卷曲焊接得到環件，此種生產方法存在以下缺點:1、板材經焊接后，焊接接縫處材料組織惡化，性能下降嚴重。2、焊接后存在焊接應力，后續加工和使用過程中會產生較大變形，導致產品報廢。3、生產周期長，生產成本高，產品合格率低。
【發明內容】
[0005]針對現有技術不足，本發明提供了一種鈦合金薄壁環件及其鍛造成形方法，鍛造出的環件生產成本低且生產過程環保，環件加工的周期短，材料利用率高，環件內部組織均勻，質量穩定。
[0006]為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實施:
[0007]—種鈦合金薄壁環件，由下列重量百分比的成分組成:Al 1.5-2.2%,C 0.25-0.35%、Cr 0.5-0.66%、Si 6-8.5% ^Fe 1.2-4.2% ^Mg 0.3-0.5% ^Re 0.02-0.04% ^Mn0.56-1.3%,Ni 0.05-0.1%，余量為Ti及不可避免的雜質。
[0008]優選地，所述鈦合金薄壁環件由下列重量百分比的成分組成:Al1.8-2.1%,C0.28-0.33%、Cr 0.58-0.62 % ^ Si 7-8.1% ^Fe 2.5_3.9%、Mg 0.4-0.5% ^Re 0.03-0.04% ^Mn 0.78-1.2%、Ni 0.06-0.0.08%，余量為Ti及不可避免的雜質。
[0009]優選地，所述鈦合金薄壁環件由下列重量百分比的成分組成:Al1.9%,C0.29%、Cr 0.6%、Si 7.3%、Fe 3.4%、Mg 0.4%、Re 0.03% ^Mn 0.87%、Ni 0.08%，余量為Ti及不可避免的雜質。
[0010]—種鈦合金薄壁環件的鍛造成形方法，包括以下步驟:
[0011 ] S1、坯料加熱:將高溫合金坯料放入加熱爐均勻加熱，控制溫度為1380-1420°c ；
[0012]S2、鐓餅沖孔:將步驟SI加熱完成的鈦合金坯料在液壓機上進行鍛壓，使其達到30%?40%成形為橫截面為圓形的鈦合金餅坯，餅坯沖孔，乳制成空心餅；
[0013]S3、回爐加熱:將步驟S2制得的餅坯回爐加熱到1300-1350°C，保溫10-20min;
[0014]S4、制坯:再將熱態鈦合金坯料進行鐓粗、沖孔和擴孔，得到鈦合金環件毛坯；
[0015]S5、乳制成形:將步驟S4制好的鈦合金環件毛坯放上乳環機進行乳制，空冷后得到鈦合金環件半成品。
[0016]S6、成品:將步驟S5中制得的鈦合金環件半成品在溫度為750 °C-800°C條件下保溫50min-70min，空冷，得到壁厚為40_50mm的鈦合金薄壁環件。
[0017]優選地，步驟S3所述回爐加熱溫度為1350，保溫時間為15min。
[0018]優選地，步驟SI所述加熱爐采用電阻爐或氣爐。
[0019]優選地，步驟S4所述鐓粗、沖孔和擴孔要求一火完成。
[0020]本發明有益效果:本發明提供一種鈦合金薄壁環件及其鍛造成形方法，通過優化各個組分的配比，提高了鈦合金薄壁環件耐高溫性、和耐腐蝕性能;本發明鍛造成形方法加工的鈦合金薄壁環件避免合金擠壓圓孔產生較大的內應力，提高其加工性能和力學性能，環件尺寸精度高，節約原材料;本發明合金鋼環件的乳制工藝生產過程環保，加工工序簡單，加工成本低;本發明鍛造成形方法，在沖孔過程中不僅能夠保證變形量，同時能夠達到細化組織的目的，避免了沖孔過程中的開裂現象。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022]實施例1:
[0023]一種鈦合金薄壁環件，由下列重量百分比的成分組成:Al 1.5-2.2%,C 0.25-0.35%、Cr 0.5-0.66%、Si 6-8.5% ^Fe 1.2-4.2% ^Mg 0.3-0.5% ^Re 0.02-0.04% ^Mn0.56-1.3%,Ni 0.05-0.1%，余量為Ti及不可避免的雜質。
[0024]一種鈦合金薄壁環件的乳制工藝，包括以下步驟:
[0025]S1、坯料加熱:將高溫合金坯料放入加熱爐均勻加熱，控制溫度為1380_1420°C ；
[0026]S2、鐓餅沖孔:將步驟SI加熱完成的鈦合金坯料在液壓機上進行鍛壓，使其達到30%?40%成形為橫截面為圓形的鈦合金餅坯，餅坯沖孔，乳制成空心餅；
[0027]S3、回爐加熱:將步驟S2制得的餅坯回爐加熱到1300-1350°C，保溫10-20min;
[0028]S4、制坯:再將熱態鈦合金坯料進行鐓粗、沖孔和擴孔，得到鈦合金環件毛坯；
[0029]S5、乳制成形:將步驟S4制好的鈦合金環件毛坯放上乳環機進行乳制，空冷后得到鈦合金環件半成品。
[0030]S6、成品:將步驟S5中制得的鈦合金環件半成品在溫度為750 °C-800°C條件下保溫50min-70min，空冷，得到壁厚為40_50mm的鈦合金薄壁環件。
[0031]實施例2:
[0032]一種鈦合金薄壁環件，由下列重量百分比的成分組成:Al 1.5%,C 0.25%,Cr0.5%、Si 6%、Fe 1.2%、Mg 0.3%、Re 0.02%、Mn 0.56%、Ni 0.05%，余量為Ti及不可避免的雜質。
[0033]一種鈦合金薄壁環件的乳制工藝，包括以下步驟:
[0034]S1、坯料加熱:將高溫合金坯料放入加熱爐均勻加熱，控制溫度為1380°C ；
[0035]S2、鐓餅沖孔:將步驟SI加熱完成的鈦合金坯料在液壓機上進行鍛壓，使其達到30%成形為橫截面為圓形的鈦合金餅坯，餅坯沖孔，乳制成空心餅；
[0036]S3、回爐加熱:將步驟S2制得的餅坯回爐加熱到1300°C，保溫1min;
[0037]S4、制坯:再將熱態鈦合金坯料進行鐓粗、沖孔和擴孔，得到鈦合金環件毛坯；
[0038]S5、乳制成形:將步驟S4制好的鈦合金環件毛坯放上乳環機進行乳制，空冷后得到鈦合金環件半成品。
[0039]S6、成品:將步驟S5中制得的鈦合金環件半成品在溫度為750 °C-800°C條件下保溫50m