高温合金双法兰半环的轧制和胎膜锻造联合成形方法与流程

本发明涉及一种轧制和胎膜锻造方法，特别是涉及了高温合金双法兰半环的轧制和胎膜锻造联合成形方法。

背景技术：

双法兰半环通常被用作航空发动机机匣的固定装置，在实际生产过程中，一般都是先锻造成一个带有两个法兰的环形件，再从两个法兰的中间沿轴向切割成两个双法兰半环。因为有两个法兰存在，所以不能直接采用环形件轧制方式生产，而只能采用胎膜锻造成形，但是该锻件体型较大，法兰部位截面变化很大，直接采用胎膜锻造的话，对设备吨位要求高，而且容易出现填充不满等缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种轧制和胎膜锻造联合成形方法，来实现双法兰半环成形，从而获得尺寸和性能良好的双法兰半环。

为解决上述技术问题，本发明所述高温合金双法兰半环的轧制和胎膜锻造联合成形方法，其技术方案包括以下步骤：

将高温合金按一定的规格下料成棒材；将高温合金棒材加热到1020℃，按0.4min/mm保温；然后在压力机上镦粗、冲孔，冷却、退火后得到中间坯；再将中间坯重新加热到1020℃，按0.4min/mm保温；放在环轧机上进行轧制，轧制时，主辊对中间坯的最大压力为540kn～600kn，其计算方式为f＝a×β×n×σ×s，其中，a为主辊斜度限制宽展而使压力增大的系数，β为中间主应力影响系数，n为应力状态系数，σ材料的流动应力，s为主辊与中间坯的最大接触面积；轧制完成后，空冷，得到中间环坯；

对中间环坯进行机械加工，在中间环坯对称位置加工出两个法兰，得到环坯；

将环坯重新加热到1020℃，按0.4min/mm保温；放在胎膜中，驱动锻锤以1720kn～1780kn的驱动力挤压冲头将环坯锻造成形为具有两个法兰的环件，锻锤的驱动力的计算方式为f＝(1+μ)×σ×s1，式中，μ为摩擦因数，σ材料的流动应力，s1为环坯与胎膜的接触面积；

将环件从两个对称法兰的中间，沿轴向切割成两个双法兰半环，双法兰半环具有两个法兰。

所述高温合金为gh4169合金。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明所述高温合金双法兰半环的轧制和胎膜锻造联合成形方法，通过轧制和胎膜锻造联合成形，既提高了工作效率，又降低了对设备能力的要求，该成形方法中，对设备的最大压力要求为1780kn，使得双法兰半环可以使用普通压力机成形。该方法成形的双法兰半环尺寸和性能均能满足使用要求。

经检测，该方法生产gh4169合金双法兰半环，其室温拉伸性能如下：

抗拉强度为1411mpa～1451mpa(大于使用要求的1345mpa)，其伸长率为0.2％时的屈服强度为1208mpa～1240mpa(大于使用要求的1100mpa)，断后伸长率为18％～21.5％(大于使用要求的12％)，断面收缩率为32％～37％(大于使用要求的15％)。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是中间环坯的结构示意图。

图2是带法兰的环坯结构示意图。

图3是双法兰半环结构示意图。

具体实施方式

实施本发明所述的高温合金双法兰半环的轧制和胎膜锻造联合成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手、环轧机、切割机床等设备。以我国材料牌号为gh4169高温合金为例，来说明该方法的具体实施方式：

该gh4169合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含c量≤0.08％、含cr量17.0％～21.0％、含ni量50.0％～55.0％、含co量≤1.0％、含mo量2.80％～3.30％、含al量0.30％～0.70％、含ti量0.75％～1.15％、含nb量4.75％～5.50％、含b量≤0.006％、含mg量≤0.01％、含mn量≤0.35％、含si量≤0.35％、含p量≤0.015％、含s量≤0.015％、含cu量≤0.30％、含ca量≤0.01％、含pb量≤0.0005％、含se量≤0.0003％、余量为fe。

本方法的步骤如下：

将gh4169合金按一定的规格下料成棒材；将gh4169合金棒材加热到1020℃，按0.4min/mm保温；然后在压力机上镦粗、冲孔，冷却、退火后得到中间坯；再将中间坯重新加热到1020℃，按0.4min/mm保温；放在环轧机上进行轧制，轧制时，主辊对中间坯的最大压力为540kn～600kn，其计算方式为f＝a×β×n×σ×s，其中，a为主辊斜度限制宽展而使压力增大的系数，β为中间主应力影响系数，n为应力状态系数，σ材料的流动应力，s为主辊与中间坯的最大接触面积；轧制完成后，空冷，得到中间环坯1，如图1所示；

对中间环坯1进行机械加工，在中间环坯对称位置加工出两个法兰3，得到环坯2，如图2所示；

将环坯2重新加热到1020℃，按0.4min/mm保温；放在胎膜中，驱动锻锤以1720kn～1780kn的驱动力挤压冲头将环坯2锻造成形为具有两个法兰的环件，锻锤的驱动力的计算方式为f＝(1+μ)×σ×s1，式中，μ为摩擦因数，σ材料的流动应力，s1为环坯与胎膜的接触面积；

将环件从两个对称法兰的中间，沿轴向切割成两个双法兰半环4，双法兰半环具有两个法兰5，如图3所示。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高温合金双法兰半环的轧制和胎膜锻造联合成形方法，其步骤为：先将高温合金棒材镦粗、冲孔得到中间坯，再轧制成形为中间环坯，对中间环坯进行机械加工，获得带法兰的环坯，将带法兰的环坯放在胎膜中进行胎膜锻造，得到带法兰的环件，将环件从两个对称法兰的中间，沿轴向切割得到两个双法兰半环。该方法能够既提高了工作效率，又降低了对设备能力的要求，获得了尺寸和性能良好的双法兰半环。该方法用于双法兰半环的成形。

技术研发人员：王龙祥;邹善垚;王宇峰;刘剑
受保护的技术使用者：贵州安大航空锻造有限责任公司
技术研发日：2017.08.16
技术公布日：2017.10.17