一种钛合金棒材的锻造方法与流程

文档序号:25997775发布日期:2021-07-23 21:13阅读:143来源:国知局

本发明涉及航空配件领域,具体涉及tc4钛合金棒材的锻造方法。



背景技术:

钛及钛合金由于其优异的耐腐蚀性能和高比强度、强的人体亲和力等特性,广泛应用于航空航天、汽车、工具连接件、医疗等领域,用户对钛合金棒材的规格需求逐年增大。

tc4(ti-6al-4v)钛合金属于典型的两相钛合金,由于热加工工艺的不同,会形成许多种形貌的显微组织。对于φ40-φ100mm范围的棒材都要求均匀分布的等轴组织,获得良好的综合力学性能。生产工艺规范中,tc4合金φ120mm棒材的组织是这类产品质量控制的关键点。

在航空领域中,通常使用钛及钛合金材料制备得到的动叶轮,而在钛及钛合金材料的处理中,现有的方法的一般为锻造,但传统的锻造方法存在劳动强度大,生产效率低,产品尺寸规格小,外形质量差、物理性能不稳定等缺点,而对用于航空领域的组件对质量的要求有着极高的要求。



技术实现要素:

鉴于现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种钛合金棒材的锻造方法,这种方法至少解决了上述问题中的一个。

本发明提供以下技术方案:

钛合金棒材的锻造方法,包括以下步骤:

下料:选取符合标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960±10℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30-40min后开始锻打;

出坯:将出坯工具预热至300±50℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

优选地,所述下料具体为,选取符合gb/t2965-2007标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料前复核钛合金锭的重量。

优选地,所述出坯具体为,将出坯工具预热至300℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料,观察判断坯料是否有夹伤,若存在夹伤对夹伤进行打磨。

优选地,所述方法还包括:

涂抹玻璃润滑剂:将打磨之后的坯料进行吹砂去除油污以及氧化皮,然后放入电炉中预热,预热温度为130℃,保温时间为15-30分,然后在坯料表面浸涂一层玻璃润滑剂。

优选地,锻打加热具体为,清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30min后开始锻打。

优选地,锻模加热具体为:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温40分钟后进行锻模。

有益效果:

本发明通过下料、锻打加热、出坯、打磨、锻模加热、锻模及切边等步骤,对tc4钛合金棒材进行锻造,将钛合金棒材按制备标准制备成钛合金棒材的锻造方法,通过使用本发明的锻造方法,在对钛合金棒材进行锻造,生产效率高,外形质量好、物理性能稳定,适用于航空领域的组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

下料:选取符合标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960±10℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30-40min后开始锻打;

出坯:将出坯工具预热至300±50℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

实施例2

下料:选取符合gb/t2965-2007标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料前复核钛合金锭的重量,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960±10℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30-40min后开始锻打;

出坯:将出坯工具预热至300±50℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

实施例3

下料:选取符合标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960±10℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30-40min后开始锻打;

出坯:所述出坯具体为,将出坯工具预热至300℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料,观察判断坯料是否有夹伤,若存在夹伤对夹伤进行打磨;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

实施例4

下料:选取符合标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960±10℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30-40min后开始锻打;

出坯:将出坯工具预热至300±50℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

涂抹玻璃润滑剂:将打磨之后的坯料进行吹砂去除油污以及氧化皮,然后放入电炉中预热,预热温度为130℃,保温时间为15-30分,然后在坯料表面浸涂一层玻璃润滑剂;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

实施例5

下料:选取符合标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960±10℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30-40min后开始锻打;

出坯:将出坯工具预热至300±50℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

实施例6

下料:选取符合标准的钛合金锭,按工艺尺寸下料至烤炉,下料后清除端面毛刺;

锻打加热:清理烤炉炉膛灰渣,将下料至烤炉的钛合金锭放置在有效加热区开始加热,温度加热至960℃,加热时长不超过90min,将加热后的钛合金锭放入温装炉,保温30min后开始锻打;

出坯:将出坯工具预热至300±50℃,按照要求墩粗、拔长将钛合金锭锻打至工艺草图尺寸得到坯料;

打磨:将通过出坯得到的坯料进行打磨,使用砂轮机打磨坯料表面缺陷,磨去尖边;

锻模加热:将打磨后的坯料放置烤炉加热至960±10℃,加热时长不超过90min,然后将坯料放入温装炉,保温30-40分钟后进行锻模;

锻模:将模具预热至250-350℃,然后使用石墨乳均布与模具中,吹除模具内残存的氧化皮及石墨渣,将经过锻模加热的胚料充满模具,锻模起始温度不大于960℃,锻模结束前温度不小于800℃;

切边:安装切边模,保证间隙均匀,切边温度不小于850℃,完成切边后将模具放置至常温,出模得到锻造后钛合金棒材。

对比例1

对比例1与实施例1的区别仅在于锻打加热,加热时长为95分钟,其他锻造方法与制备条件与实施例1一致。

对比例2

对比例2与实施例1的区别仅在于锻模加热,加热时长为95分钟,其他锻造方法与制备条件与实施例1一致。

对比例3

对比例3与实施例1的区别仅在于锻打加热过程加热至940℃,其他锻造方法与制备条件与实施例1一致。

对比例4

对比例3与实施例1的区别仅在于锻打加热过程加热至970℃,其他锻造方法与制备条件与实施例1一致。

对实施例1-6及对比例1-4得到的锻造后钛合金棒材进行检测,结果见下表1

表1

由表一中实施例1-6可见,通过本发明方法锻造的得到的锻造后钛合金棒材具备很好的机械强度;横纵向延伸率≥12%,达到a级探伤要求,适用于航空领域,而由对比例1-4与实施例1对比可见,本发明中锻打加热及锻模加热的加热时长对性能的影响很大,均不能超过90min,并且锻打加热及锻模加热加热的温度也性能的影响很大,,温度均要在960±10℃,才能实现很好的机械强度。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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