专利名称：一种大型钛合金整体框的锻造方法
一种大型钛合金整体框的锻造方法技术领域
本发明属于锻造领域，涉及一种大型钛合金整体框的锻造方法。
技术背景
大型钛合金锻件一般是指重量超过50kg、外径在500mm以外的锻件。随着科技的高速发展，大型或超大型钛合金整体框等温精锻件的需求越来越多。而多数此类锻件一般有高筋多、腹板薄、投影面积大等结构特征。若直接采用等温锻的成型方式，需要5 7火完成，且每火后均要铣毛边，生产周期长(仅模具升、降温就需要8天的时间)，1个锻件等温锻造周期需要12天时间；这不仅造成了设备、人员消耗，也降低了模具的使用寿命。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种大型钛合金整体框的锻造方法，缩短产品的锻造周期，提高成型率，提高模具的使用寿命。
本发明的基本思路是通过采用锤上预锻和等温终锻结合的方法，来解决上述技术问题。本发明具体包含以下步骤
步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具；
步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致；
步骤三，根据步骤一、步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具；
步骤四对坯料进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序；
步骤五对步骤四所形成的预锻件进行等温模锻。
根据以上所述的锻造方法，在步骤四中，后续工序铣毛边可以过铣1 2mm。
本发明通过上述方法实现锤上预锻和等温锻造的有机结合，缩短了锻造周期，由等温锻造的5 7个火次减少至2个火次，提高了生产效率，降低了生产成本。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式
做进一步说明。
步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具。
分析零件图，包括产品零件外廓尺寸，投影面积、最小/最大厚度、筋高和筋宽等结构特征。根据零件特点和尺寸，我们确定锻件余量，余量比常规模锻小30% 50%。按此方案制作锻件数模。
根据锻件数模做模具数模，模具材料为高温合金，锻件材料为钛合金，根据这两种材料在不同温度下的线膨胀系数，分别确定锻件和模具的收缩率，最终计算出热锻件数模和模具型腔尺寸，设计模具。
步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致。
分析终锻图，确定预锻件设计方案。为满足最终锻件的组织和性能要求，预锻荒形在进行等温锻造时，我们选取锻件变形量控制在30% 40%，用以下公式计算得出预锻件垂直尺寸余量
L = hX (l+k)-h
式中L-预锻件垂直尺寸余量；
h-终锻件厚度尺寸；
k-锻件在等温锻时的变形量。
为了保证能顺利的将荒形放入型腔中，预锻我们采用闭式模锻，分模面为曲面，制作出预锻件数模。锤上锻造模具材料选5CrMM0，锻件材料钛合金，确定锻件收缩率。最终计算出模具型腔尺寸，设计模具。
步骤三，根据步骤一和步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具。按照产品设计图制作模具。
步骤四进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序。
a)喷涂防护润滑剂将干净坯料置于100 150°C的电炉中预热10 20分钟，出炉喷涂润滑剂，涂层要均勻。
b)采用电炉加热并保温。
c)用630KJ对击锤锻造，锻前预热模具。锻造技术要求坯料转移时间彡40s ；预锻时将坯料放正，先轻击1 2锤，再重击成型；终锻温度彡SOO0C ；冷却方式为空冷。
d)后续工序铣毛边，最后一火次过铣毛边1 2mm ；将棱角及过铣处打磨圆滑， 并将锻件全部抛光。
步骤五，对预锻件进行等温锻造，包含以下程序
a)喷涂防护润滑剂喷涂前用温热的洗衣粉水将毛坯擦洗干净；预热毛坯，喷涂润滑剂；涂层厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥。
b)采用电炉加热并保温；
c)等温锻造设备采用压力机将模具安装在设备上，用电炉对模具进行加热。
d)等温模锻技术要求坯料转移时间< 30秒；将加热好的坯料放入预热到温的模具中进行锻压，锻造时利用计算机系统控制锻造速率及锻件垂直尺寸；使用空冷方式对锻件进行冷却。
重复步骤五1 2次。
以下结合实施例对具体实施方式
进行说明。
案例1 锻件材料:TA15 ；相变点9880C ；数量4件。
步骤一根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具。
分析零件图产品零件外廓尺寸为1007X1096. 5mm，投影面积为0. 38m2，腹板厚 1.8 6mm，最大厚度160mm，18个横筋高20mm，宽2mm。产品要求等温精锻件。根据这些特点我们确定锻件余量单边为4 5mm，产品出模角为外3°，内5°。制作锻件数模。
根据锻件图做模具图，模具材料为高温合金，锻件材料为钛合金，根据这两种材料在锻造温度下的线膨胀系数，分别确定锻件和模具的收缩率，最终确定模具型腔尺寸为锻件的 99. 66%。
步骤二设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致。
分析终锻图，确定预锻件设计方案，锻件水平方向单边余量3mm ；由公式L = hX (l+k)-h计算并选取垂直尺寸余量为5mm(式中L为预锻件垂直尺寸余量；h为终锻件厚度尺寸12. 5 16mm ；k为锻件在等温锻时的变形量30% 40% )。锻件采用闭式模锻， 分模面为曲面，制作出预锻件数模。锤上锻造模具材料选5CrNiMo，TA15锻造温度为T β (相变点)下30 50°C，模具预热温度为200 350°C，根据这两种材料不同温度的热膨胀系数，确定锻件收缩率为100.7%，即模具型腔尺寸为锻件的100.7%。设计模具图。
步骤三根据步骤一和步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具。按照产品设计图制作模具。
步骤四进行锤上预锻。包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序。
a)喷涂防护润滑剂将干净坯料置于150°C的电炉中预热20分钟，出炉喷涂润滑剂，涂层要均勻，涂后标刻原有标记。
b)电炉加热，加热温度958 °C，保温70分钟。
c)锻造采用630KJ对击锤，锻造前模具预热时间为12h，锻造技术要求坯料转移时间20 35 ；预锻时将坯料放正，先轻击2锤，再重击成型；终锻温度为805 812°C ；冷却方式为空冷。
d)后续工序铣毛边，最后一火次过铣毛边1 2mm ；将棱角及过铣处打磨圆滑， 并将锻件全部抛光。
步骤五，对预锻件进行等温锻造，包含以下程序
a)喷涂防护润滑剂喷涂前用温热的洗衣粉水将毛坯擦洗干净；
毛坯在150°C炉温中加热lOmin，出炉用喷壶喷涂，涂层厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥；润滑剂选用KBC-12。
b)电炉加热，锻件加热温度958°C，保温70分钟；
c)等温锻造采用10000吨油压机将模具安装在设备上，用环形电阻炉对模具进行加热；
d)等温模锻技术要求坯料转移时间2 ；将加热好的坯料放入预热到温的模具中进行锻压，锻造时利用计算机系统控制锻造速率及锻件垂直尺寸。锻压参数设定根据受压面积及充满程度不同各火次压力不同，最大设定为4000吨；锻造速率(设备横梁速度) 0. 001 0. 005mm/s ；第一火压制坯料，使坯料整体与模具接触；压下量10. Omm ；第二火 压下量5. Omm ；锻件冷却为空冷方式。
重复步骤五1次。
权利要求
1.一种大型钛合金整体框的锻造方法，其特征为，所述方法包含锤上预锻和等温锻终锻，具体包括以下步骤步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具； 步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致；步骤三，根据步骤一、步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具； 步骤四对坯料进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序；步骤五对步骤四所形成的预锻件进行等温模锻。
2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征还在于在步骤四中，后续工序铣毛边为过 先1 2mm。
全文摘要
本发明属于锻造技术领域，涉及一种大型钛合金整体框锻造的方法。本发明包含以下步骤步骤一，根据零件的材料、形状、尺寸，设计终锻锻件和等温锻模具；步骤二，设计锤上预锻件和模具图，其模具在预锻时与等温锻模具在终锻时型腔尺寸一致；步骤三，根据步骤一、步骤二，选取预锻件坯料，制作加工终、预锻模具；步骤四，对坯料进行锤上预锻，包含喷涂防护润滑剂、电炉加热并保温、锻造及后续工序等程序；步骤五，对步骤四所形成的预锻件进行等温模锻。本发明通过上述方法实现锤上预锻和等温锻造的有机结合，缩短了锻造周期，由等温锻造5～7个火次减少到2个火次。
文档编号B21J5/02GK102513487SQ20111042696
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者冀胜利, 唐军, 王 华, 郭敏, 黄之益 申请人:陕西宏远航空锻造有限责任公司