一种钛合金薄壁环件及其锻造成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环件技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁环件及其锻造成形方法。
【背景技术】
[0002]环件是现代生产设备中存在的一种重要机械零件，其质量的好坏直接关系着主零件的使用寿命。随着经济技术不断发展，在生产实际中对设备与机械原件的要求不断提高，提高环件的耐高温性对生产工作具有重要的意义。
[0003]采用钛合金制造的航空航天等领域使用的回转体零部件，如筒形壳体锻件等，由于锻件的壁厚较薄，高度较高，再加上锻件尺寸精度、性能及组织要求也较高，增加了乳制成形的难度。现有技术在乳制薄壁的钛合金高筒环件时，由于坯料在冲孔后，仍然存在很大的鼓肚，乳制时材料流动情况难以控制。而且辗乳模具孔型与预乳坯之间激烈摩擦，造成乳制不稳定，容易失稳，出现乳扁和喇叭口等现象。而制坯时由于坯料两端材料过少，乳制时环件转动速度快、无摩擦，环件两端温度低，变形抗力相对较大，而且乳制成形时材料大部分沿径向流动，轴向材料流动较少，造成最终成形环件两端壁厚不够，达不到要求。
[0004]钛合金用于航空发动机压气机盘、鼓筒和叶片等零件。TA12A合金薄壁异形环件是航空发动机上常用的一种零件类型，如航空发动机上的加力筒体壳体，传统的钛合金薄壁环件生产方法是使用板材卷曲焊接得到环件，此种生产方法存在以下缺点:1、板材经焊接后，焊接接缝处材料组织恶化，性能下降严重。2、焊接后存在焊接应力，后续加工和使用过程中会产生较大变形，导致产品报废。3、生产周期长，生产成本高，产品合格率低。
【发明内容】
[0005]针对现有技术不足，本发明提供了一种钛合金薄壁环件及其锻造成形方法，锻造出的环件生产成本低且生产过程环保，环件加工的周期短，材料利用率高，环件内部组织均匀，质量稳定。
[0006]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实施:
[0007]—种钛合金薄壁环件，由下列重量百分比的成分组成:Al 1.5-2.2%,C 0.25-0.35%、Cr 0.5-0.66%、Si 6-8.5% ^Fe 1.2-4.2% ^Mg 0.3-0.5% ^Re 0.02-0.04% ^Mn0.56-1.3%,Ni 0.05-0.1%，余量为Ti及不可避免的杂质。
[0008]优选地，所述钛合金薄壁环件由下列重量百分比的成分组成:Al1.8-2.1%,C0.28-0.33%、Cr 0.58-0.62 % ^ Si 7-8.1% ^Fe 2.5_3.9%、Mg 0.4-0.5% ^Re 0.03-0.04% ^Mn 0.78-1.2%、Ni 0.06-0.0.08%，余量为Ti及不可避免的杂质。
[0009]优选地，所述钛合金薄壁环件由下列重量百分比的成分组成:Al1.9%,C0.29%、Cr 0.6%、Si 7.3%、Fe 3.4%、Mg 0.4%、Re 0.03% ^Mn 0.87%、Ni 0.08%，余量为Ti及不可避免的杂质。
[0010]—种钛合金薄壁环件的锻造成形方法，包括以下步骤:
[0011 ] S1、坯料加热:将高温合金坯料放入加热炉均匀加热，控制温度为1380-1420°c ；
[0012]S2、镦饼冲孔:将步骤SI加热完成的钛合金坯料在液压机上进行锻压，使其达到30%?40%成形为横截面为圆形的钛合金饼坯，饼坯冲孔，乳制成空心饼；
[0013]S3、回炉加热:将步骤S2制得的饼坯回炉加热到1300-1350°C，保温10-20min;
[0014]S4、制坯:再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到钛合金环件毛坯；
[0015]S5、乳制成形:将步骤S4制好的钛合金环件毛坯放上乳环机进行乳制，空冷后得到钛合金环件半成品。
[0016]S6、成品:将步骤S5中制得的钛合金环件半成品在温度为750 °C-800°C条件下保温50min-70min，空冷，得到壁厚为40_50mm的钛合金薄壁环件。
[0017]优选地，步骤S3所述回炉加热温度为1350，保温时间为15min。
[0018]优选地，步骤SI所述加热炉采用电阻炉或气炉。
[0019]优选地，步骤S4所述镦粗、冲孔和扩孔要求一火完成。
[0020]本发明有益效果:本发明提供一种钛合金薄壁环件及其锻造成形方法，通过优化各个组分的配比，提高了钛合金薄壁环件耐高温性、和耐腐蚀性能;本发明锻造成形方法加工的钛合金薄壁环件避免合金挤压圆孔产生较大的内应力，提高其加工性能和力学性能，环件尺寸精度高，节约原材料;本发明合金钢环件的乳制工艺生产过程环保，加工工序简单，加工成本低;本发明锻造成形方法，在冲孔过程中不仅能够保证变形量，同时能够达到细化组织的目的，避免了冲孔过程中的开裂现象。
【具体实施方式】
[0021]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，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。
[0022]实施例1:
[0023]一种钛合金薄壁环件，由下列重量百分比的成分组成:Al 1.5-2.2%,C 0.25-0.35%、Cr 0.5-0.66%、Si 6-8.5% ^Fe 1.2-4.2% ^Mg 0.3-0.5% ^Re 0.02-0.04% ^Mn0.56-1.3%,Ni 0.05-0.1%，余量为Ti及不可避免的杂质。
[0024]一种钛合金薄壁环件的乳制工艺，包括以下步骤:
[0025]S1、坯料加热:将高温合金坯料放入加热炉均匀加热，控制温度为1380_1420°C ；
[0026]S2、镦饼冲孔:将步骤SI加热完成的钛合金坯料在液压机上进行锻压，使其达到30%?40%成形为横截面为圆形的钛合金饼坯，饼坯冲孔，乳制成空心饼；
[0027]S3、回炉加热:将步骤S2制得的饼坯回炉加热到1300-1350°C，保温10-20min;
[0028]S4、制坯:再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到钛合金环件毛坯；
[0029]S5、乳制成形:将步骤S4制好的钛合金环件毛坯放上乳环机进行乳制，空冷后得到钛合金环件半成品。
[0030]S6、成品:将步骤S5中制得的钛合金环件半成品在温度为750 °C-800°C条件下保温50min-70min，空冷，得到壁厚为40_50mm的钛合金薄壁环件。
[0031]实施例2:
[0032]一种钛合金薄壁环件，由下列重量百分比的成分组成:Al 1.5%,C 0.25%,Cr0.5%、Si 6%、Fe 1.2%、Mg 0.3%、Re 0.02%、Mn 0.56%、Ni 0.05%，余量为Ti及不可避免的杂质。
[0033]一种钛合金薄壁环件的乳制工艺，包括以下步骤:
[0034]S1、坯料加热:将高温合金坯料放入加热炉均匀加热，控制温度为1380°C ；
[0035]S2、镦饼冲孔:将步骤SI加热完成的钛合金坯料在液压机上进行锻压，使其达到30%成形为横截面为圆形的钛合金饼坯，饼坯冲孔，乳制成空心饼；
[0036]S3、回炉加热:将步骤S2制得的饼坯回炉加热到1300°C，保温1min;
[0037]S4、制坯:再将热态钛合金坯料进行镦粗、冲孔和扩孔，得到钛合金环件毛坯；
[0038]S5、乳制成形:将步骤S4制好的钛合金环件毛坯放上乳环机进行乳制，空冷后得到钛合金环件半成品。
[0039]S6、成品:将步骤S5中制得的钛合金环件半成品在温度为750 °C-800°C条件下保温50m