一种大型gh4169合金直接时效盘锻件的成型方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及大型GH4169合金直接时效盘模锻件的锻造成型方法，特别是投影面积大于0.2m2且晶粒度要求10级的盘形锻件。
【背景技术】
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[0002]GH4169合金是一种以体心四方的Y "和面心立方的Y ’相沉淀强化的镍基高温合金，主要应用于航空航天装备的关键承力零件，这些关键承力零件制造时所用的锻件对性能有着很高的要求，对于某些发动机核心部位的关键承力零件，要求GH4169合金锻造完热处理后的晶粒度达到10级，而常规锻造完后，固溶时效热处理几乎达不到10级的晶粒度要求，即使采用直接时效热处理工艺，也由于常规的自由锻制坯中火次较多，变形量不可控的原因而导致工艺不稳定(晶粒细化的关键在于锻造工艺中对加热和变形量的控制，而自由锻难以控制)，因此若采用传统的“自由锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，最终产品质量不稳定，不能稳定的达到10级晶粒度要求。
[0003]传统的GH4169合金盘类在直接时效处理前的模锻件采取“自由锻制坯+模锻”的方式完成，通常有以下两种典型工艺路线:一种是:镦饼一冲孔一马扩一扩孔(环坯)一模锻，这种工艺由于锻造工艺环节和火次较多，且马扩过程的多次小变形会导致坯料组织的不均匀，较难达到环坯8级以上晶粒度要求。第二种是:镦饼一冲孔一扩孔(环坯)一模锻，这种方案优点是去除了马扩工序，提高效率，同时由于扩孔环节变形量的增加提高环坯的组织水平；缺点是去除马扩以后，增加了扩孔的难度，即扩孔一火完成40%以上的变形量，设备能力要求较高，工艺的操作性需要考虑；以上两种工艺方案由于涉及到自由锻工艺，受人为因素影响较大，产品质量不稳定，故很难满足锻件尺寸及综合组织性能要求。
[0004]本发明公开了一种“模锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了成本。
[0005]本发明的技术问题是:
[0006]对于大型GH4169合金直接时效盘模锻件的锻造成型，若采用传统的“自由锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，最终产品质量不稳定，不能稳定的达到10级晶粒度要求。
[0007]技术方案:
[0008]步骤I预制坯，采用模锻成型的方式完成镦饼和冲孔工序，通过模具控制变形量在50%到55%之间，通过机加来去除冲孔芯料，提高环坯尺寸和冶金质量一致性；
[0009]步骤2预成型，采用模锻胀孔完成扩孔工序，通过模具控制变形量在20%到25%之间；
[0010]步骤3模锻成型，利用终锻模具一火成型，通过模具控制变形量在30%到35%之间；
[0011]步骤4模锻最终成型后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]采用模锻成型代替自由锻镦饼、冲孔，提高了工艺稳定性；采用模锻胀孔代替环车L，合理分配和控制变形量，提高了环坯性能；
[0014]总体来说，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了制造成本。
[0015]具体案例实施方式
[0016]以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
[0017]本发明所述的大型GH4169合金直接时效盘锻件，外径Φ681πιπι，内径Φ 374mm，投影面积约为0.25m2，锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合XX-0515标准的要求(晶粒度要求10级)。
[0018]其锻造步骤详细如下:
[0019]第一步设计镦饼的型模，在型模的上下中心部位增加冲头，将棒材直接放进型模中，锤击至一定的高度，使坯料刚好充满型腔(不出毛边)，完成预制坯成型。
[0020]第二步通过机加的方式将预制坯中心的腹板部分机加掉，至此实现传统工艺中镦饼、冲孔两个工序所要完成的工作，该工序变形量达到50%以上，晶粒度能提高2?2.5级。
[0021]第三步设计预成型模具，该模具的下模有一个锥形的芯子，芯子具有两种斜度，上方为15度，下方为10度，目的是通过锥形芯子的斜度来胀孔，实现传统扩孔工序所要完成的工作，该工序变形量较小，通过模具控制变形量在20%到25%之间，主要是使晶粒不再长大。
[0022]第四步完成预成型工序后，荒坯直接放入终锻模具型腔中，完成模锻最终成型，该工序变形量达到30%以上，晶粒能细化I?1.5级。
[0023]第五步模锻最终成型后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。
[0024]该工艺的锻造工序均一火完成，在满足锻件成型的基础上，经测试，最终能稳定得到满足标准要求的显微组织(10级晶粒度)。
【主权项】
1.一种大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤I预制坯，采用模锻成型的方式完成镦饼和冲孔工序，通过模具控制变形量在50%到55%之间，通过机加来去除冲孔芯料，提高环坯尺寸和冶金质量一致性； 步骤2预成型，采用模锻胀孔完成扩孔工序，通过模具控制变形量在20%到25%之间； 步骤3模锻成型，利用终锻模具一火成型，通过模具控制变形量在30%到35%之间； 步骤4模锻最终成型后在30s内入水，冷至室温，完成直接时效处理。
【专利摘要】针对大型GH4169合金直接时效盘锻件的成型问题，本发明公开了一种“模锻制坯+模锻成型+直接时效”的工艺，通过将传统的“自由锻制坯”改为“模锻制坯”，消除了自由锻工序中火次较多，变形量不可控的因素，保证了锻造工艺中对加热和变形量的控制，保证最终直接时效处理后的锻件可以稳定达到10级的晶粒度要求，提高了生产效率，降低了成本。
【IPC分类】B21J5-02
【公开号】CN104690198
【申请号】CN201310666925
【发明人】毛智勇, 翟江波, 黄之益, 苏灵锐, 吕晓红
【申请人】陕西宏远航空锻造有限责任公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日