直径大于或等于1800mm的高温合金盘形锻件的制造方法

文档序号:9588222阅读:529来源:国知局
直径大于或等于1800mm的高温合金盘形锻件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锻造技术领域,尤其是一种直径大于或等于1800mm的高温合金盘形锻件的制造方法。
【背景技术】
[0002]重型燃机高低压涡轮盘、动力涡轮盘热端转动件均为直径超过1800_的超大尺寸高温合金盘形锻件。我国发电用地面燃机长期依赖进口,近年来,虽然国内组装整机占装机总量的比重逐渐提高,但燃机关键热端部件必须从国外采购,高温合金涡轮盘作为重型燃机热端核心部件之一,其制备技术长期以来被少数西方发达国家所垄断,中国目前无法掌握。因此突破直径1800_以上的高温合金盘形件的整体锻造成型技术,解决成型过程中设备载荷控制与锻件组织性能均匀性控制问题,掌握具有自主知识产权的大尺寸高温合金涡轮盘锻件制备技术,将对我国重型燃机制造业的发展起到重要的支撑和保障作用。
[0003]目前,国内现有的重型燃机涡轮盘是通过碾压的方式成型,锻造速度不可控,该锻造工艺会造成锻件组织不均匀,其综合性能很难满足燃气轮机在恶劣条件下长期服役的要求。另外,一般常规的压制模式对速度无明确要求,仅依靠压机自身与锻件变形抗力平衡来控制,这种方式很难实现速度的控制,没有充分利用速度与锻造压力之间的关系,就实现不了超大型锻件整体锻造成型的目标。国内无可借鉴的速度控制方面的参考资料,因此找到一种速度控制模式成型方法既可解决设备吨位不足,又可提高产品组织性能与外观尺寸、保证锻件质量要求的模锻制造方法就成了当前急切需要解决的关键问题。

【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种直径大于或等于1800_的高温合金盘形锻件的制造方法,保证锻件的质量,使锻件更好地满足使用需求。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:直径大于或等于1800mm的高温合金盘形锻件的制造方法,包括以下步骤:
[0006]A、将坯料在1000°C?1050°C的环境中保温18?20小时;
[0007]B、初锻,将坯料放入模锻压机的下平砧上并利用压头进行镦粗:
[0008]B1、压头以25mm/s?30mm/s的速度将还料徵粗至1100mm?11 20mm高;
[0009]B2、压头的速度勾速递减至15mm/s?20mm/s,同时将还料镦粗至900_?920_尚;
[0010]B3、压头以15mm/s?20mm/s的速度将还料徵粗至480mm?520mm高;
[0011]B4、压头的速度勾速递减至Omm/s,同时将还料镦粗至400mm?440mm高,得到中间坯;
[0012]C、将中间坯加热至1000。。?1050°C,并保温12?14小时;
[0013]D、将经过步骤C处理的中间坯放入专用模具中进行终锻:
[0014]D1、压头以10mm/s?12mm/s的速度将还料徵粗至280mm?32Ctam高;
[0015]D2、压头的速度勾速递减至5mm/s?7mm/s,同时将还料镦粗至180mm?220mm高;
[0016]D3、压头以5mm/s?7mm/s的速度将还料徵粗至17Ctam?20Ctam高;
[0017]D4、压头的速度匀速递减至Omm/s,同时将坯料镦粗至设计要求尺寸。
[0018]进一步地,对步骤B得到的中间坯进行低倍探伤检查和打磨。
[0019]进一步地,步骤C包括:
[0020]C1、在3?4小时的时间内加热至800°C?900°C ;
[0021]C2、坯料在800°C?900°C的环境中保温3?4小时;
[0022]C3、在2?3小时的时间内加热至1000°C?1050°C ;
[0023]C4、坯料在1000°C?1050°C的环境中保温18?20小时。
[0024]本发明的有益效果是:速度与锻造压力合理分布,以快速梯度变化式速度进行预压制成型,解决了在变形过程中产生组织不均匀及双鼓等锻造缺陷;以低速递减式终压制整体模锻成型,解决了在变形过程中变形抗力急剧升高而超出设备能力极限,无法实现锻件整体成型的难题。
[0025]本发明通过利用变速度成型控制方法,提高了设备能力极限,解决了锻件一次整体成型的要求,满足锻件组织性能均匀性、一致性要求,保证了产品质量,实现了传统工艺的创新,打破了传统意义上的压制模式,实现了极限制造。工艺的创新使用,国内首次实现了一次整体成型的超大尺寸高温合金涡轮盘锻件,打破了国外的技术垄断。尤其后续可以在重型燃气轮机、烟气轮机等清洁能源发电设备国产化上面推广使用。
【附图说明】
[0026]图1是实施例中的锻件示意图;
[0027]图2是实施例中的专用模具示意图;
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0029]本发明的直径大于或等于1800_的高温合金盘形锻件的制造方法,包括以下步骤:
[0030]A、将坯料在1000°C?1050°C的环境中保温18?20小时;
[0031]B、初锻,将坯料放入模锻压机的下平砧上并利用压头进行镦粗:
[0032]B1、压头以25mm/s?30mm/s的速度将还料徵粗至1100mm?11 20mm高;
[0033]B2、压头的速度勾速递减至15mm/s?20mm/s,同时将还料镦粗至900_?920_尚;
[0034]B3、压头以15mm/s?20mm/s的速度将还料徵粗至480mm?520mm高;
[0035]B4、压头的速度勾速递减至Omm/s,同时将还料镦粗至400mm?440mm高,得到中间坯;
[0036]C、将中间坯加热至1000°C?1050°C,并保温12?14小时;
[0037]D、将经过步骤C处理的中间坯放入专用模具中进行终锻:
[0038]D1、压头以10mm/s?12mm/s的速度将还料徵粗至280mm?320mm高;
[0039]D2、压头的速度勾速递减至5mm/s?7mm/s,同时将还料镦粗至180mm?220mm高;
[0040]D3、压头以5mm/s?7mm/s的速度将还料徵粗至1 70mm?200mm高;
[0041]D4、压头的速度匀速递减至Omm/s,同时将坯料镦粗至设计要求尺寸。
[0042]初锻用的坯料为圆柱形,其长度和直径根据锻件的最终设计尺寸确定,对于直径超过1800mm的超大尺寸盘形锻件,坯料的长度一般超过1500mm。在初锻前进行加热保温,能够提高金属的塑性,降低变形抗力,变形更加容易,从而降低压头的压力,可提高生产效率,节约能源。同时,使金属内部组织均匀,以获得良好的锻后组织力学性能,提高锻件质量。锻件的加热和保温温度要合适,温度过低达不到改善性能的目的,温度过高,坯料表面的氧化皮越厚,氧化皮脆而硬,影响模具寿命和锻件表面质量。经过多次试验,坯料初锻前加热和保温的最佳温度为1000°C?1050°C,保温时间为18?20小时。初锻时,压头的平均下压速度较快,能够提高锻造效率;随着坯料变形量的增加,变形抗力增加,压头压力增加,此时压头的速度梯度减小,能够降低对设备的性能要求,并使坯料变形平稳均匀,降低坯料内部的应力集中,保证锻件质量。步骤C中,对中间坯进行加热处理,能够消除中间坯的内部应力集中,降低终锻时的变形阻力,同时起到上述锻前加热的效果。步骤D中,专用模具的形状、尺寸与锻件的设计形状和尺寸一致,不同尺寸的锻件采用不同的专用模具。压头的平均下压速度较低,并采用梯度递减的锻压速度,使锻件缓慢成型,避免锻造时产生较大的阻力,超出设备的额定负荷,同时保证锻件内部组织均匀,减小集中应力。
[0043]原锻造方式采用碾压式,压辊从坯料从一边压至另一边,将坯料压薄。这种方式,随着坯料高度的减小,中间坯的横截面积急剧增大,由于中间坯与模具本身具有水平摩擦力,会造成锻造压力陡增,超出设备能力极限,此外,采用这种方式需要进行多次来回碾压,生产效率低,坯料变形不均匀,锻件内部质量差,同时需
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