一种材料为gh2787的高温合金叶片挤压成形方法
【专利摘要】本发明公开一种材料为GH2787的高温合金叶片挤压成形方法，包括以下步骤：(1)将坯料电炉加热至1000-1050℃±10℃，保温3min；直接挤压成形，变形量：头部20％-30％，叶身挤压比为5-7；(2)清理，吹砂清理锻件表面；(3)振动光饰，清理锻件表面，提高锻件表面的粗糙度和光整性；(4)热处理，锻件进行固溶加时效处理，固溶温度为940℃±10℃，保温1h-2h，空冷，时效温度为780℃±10℃，保温16h，空冷。本发明的优点是：1)本发明与传统精锻成形技术相比，不仅节约4套工装设计及制造，节省工装制造费用近8万元，同时缩短了叶片的研制周期。2)叶片锻件设计采用等比例加放余量的方法，单面加工余量只有0.3mm±0，2mm，提高了材料的利用率。
【专利说明】一种材料为GH2787的高温合金叶片挤压成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高温合金叶片精密锻造成形【技术领域】，具体说是一种叶片挤压成形的工艺方法。
【背景技术】
[0002]材料为GH2787的高温合金锻造叶片的特点是大缘板、叶身型面薄、前后缘厚度小，叶片材料的合金化程度高，加之叶片配套加工的后续工序是冷辊轧工艺，对锻件的加工余量、尺寸精度和表而质量要求均很高，这些因素都增大了叶片锻造成形的难度，所以叶片锻造成形需采用新工艺才能满足叶片成形的需要。根据所掌握的资料，国内叶片都是采用先制坯再锻造成形的工艺过程，工装数量多，制造周期长，成本高。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明的目的是通过对合金锻造成型技术和锻造加热参数、变形量等重要参数进行试验，确定了能够实现直接挤压成型的先进工艺路线和一组工艺参数；同时通过模具设计制造与检测手段保证了叶片型面较高精度，实现高温合金叶片精锻。具体技术方案如下:
[0004]一种材料为GH2787的高温合金叶片挤压成形方法，包括以下步骤:
[0005](I)坯料形状采用板料，为有利于金属流动在坯料的侧面倒圆角；
[0006](2)还料吹砂后表面涂覆润滑剂；
[0007](3)将坯料电炉加热至1000-1050°C ±10°C，保温3min ;高速锤上直接挤压成形，变形量:头部20% — 30%，叶身挤压比为5— 7 ；
[0008](4)挤压过程中，对模具表面喷涂水基石墨润滑剂；在高速锤挤压过程中，由于热效应的影响，能使零件温度升高50-70°C，考虑到挤压叶片毛坯小，出炉温降较快，一般升高20-30°C，因此，在高速锤上挤压叶片，毛坯的加热浊度比传统模锻温度低30-40°C。
[0009](5)清理，吹砂清理锻件表面；
[0010](6)振动光饰，清理锻件表面，提高锻件表面的粗糙度和光整性；
[0011](7)热处理，锻件进行固溶加时效处理，固溶温度为940°C ±10°C，保温Ih — 2h，空冷，时效温度为780°C ± 10°C，保温16h，空冷。
[0012]所述步骤(I)中，所述坯料的侧面(指三个面的交界处)倒圆角SR3-SR5。
[0013]所述步骤(2)的润滑剂主要成份按重量计:玻璃润滑剂57%，瓷土 3%，工业硅酸钠5%，余量为水，配制过程:1)、球磨，将玻璃润滑剂和瓷土进行球磨，时间不少于12小时；2)、过滤，用200目筛子过滤已经磨好的润滑剂；3)调浓度，用水调节浓度；4)加入工业硅酸钠搅拌；所述润滑剂也可采用市售产品，如北京首量科技公司的产品。
[0014]所述步骤(4)中所述水基石墨润滑剂的配制方法是按重量计:锻造石墨乳加纯净7jC，按1:6比例搅拌，将拌好的润滑剂放入储液罐中，加压0.25-0.3MPa。
[0015]本发明的优点是:1)采用本发明提供的润滑剂及水基石墨润滑剂，本发明与传统精锻成形技术相比，不仅节约4套工装设计及制造，节省工装制造费用，同时缩短了叶片的研制周期。2)叶片锻件设计采用等比例加放余量的方法，单面加工余量只有0.3mm±0，2mm,提闻了材料的利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为挤压模的结构示意图；
[0017]图2为图1的俯视图；
[0018]图中，I为冲头，2为阴模。
【具体实施方式】
[0019]本发明的技术方案包括以下部分；
[0020]I)锻件加热技术:高温合金在多次的加热过程中，锻件表层的碳、硼等合金元素易被烧蚀和贫化，甚至诱发锻件表层晶粒粗化，导致拉仲塑性和冲击韧性下降，高温持久明显降低。要想获得理想的组织性能，同时精锻叶片因余量较小对表面氧化和元素贫化要严格控制，必须对锻件的加热制度进行研究。通过大量的工艺试验，确定采用电炉加热，由于高速锤挤压过程中，产生热效应，使零件温度升高50-70°C，考虑到挤压叶片毛坯小，出炉温降较快，一般升高20-30°C，因此，在高速锤上挤压叶片，毛坯的加热温度比传统模锻温度低30-40。。。
[0021]叶片锻件表面清理、优化技术:为了获得精锻叶片，锻件成形的每一个制造环节都需要控制，对出现的缺陷进行清理，同时进行表面腐蚀和振动光饰强化处理。
[0022]叶片锻件设计采用等比例加放余量的方法，单面加工余量只有0.3mm±0, 2mm,提高了材料的利用率，单件叶片锻件节省材料消耗0-5公斤。
[0023]确定了叶片精锻成形工艺路线和锻造工艺参数，优化了变形加热温度为1000-10500C ±10°C，锻件的综合性能更为理想，高倍组织呈等轴晶，通过对叶片锻造成形的变形温度、变形量的控制，以及与其相匹配的热处理工艺方案解决叶片组织、性能的最佳化和组织均匀性问题。
[0024]叶片主要成型步骤及工艺参数:
[0025](I)坯料形状采用板料，为有利于金属流动在坯料的侧面倒圆角；
[0026](2)还料吹砂后表面涂覆润滑剂；
[0027](3)将坯料电炉加热1000-1050°C ±10°C，保温3min ;高速锤上直接挤压成形，变形量:头部20% — 30%，叶身挤压比为5— 7 ； (4)挤压过程中，对模具表面喷涂水基石墨润滑剂；在高速锤挤压过程中，由于热效应的影响，能使零件温度升高50-70°C，考虑到挤压叶片毛坯小，出炉温降较快，一般升高20-30°C，因此，在高速锤上挤压叶片，毛坯的加热温度比传统模锻温度低30-40°C。
[0028](5)清理，吹砂清理锻件表面；
[0029](6)振动光饰，清理锻件表面，提高锻件表面的粗糙度和光整性；
[0030](7)热处理，锻件进行固溶加时效处理，固溶温度为940°C ±10°C，保温Ih — 2h，空冷，时效温度为780°C ± 10°C，保温16h，空冷。
[0031]所述步骤(I)中，所述坯料的侧面倒圆角SR3-SR5。所述步骤(2)的润滑剂主要成份按重量计:玻璃润滑剂57%，瓷土 3%，工业硅酸钠5%，余量为水，配制过程:I)、球磨，将玻璃润滑剂和瓷土进行球磨，时间不少于12小时；2)、过滤，用200目筛子过滤已经磨好的润滑剂；3)调浓度，用水调节浓度；4)加入工业硅酸钠搅拌；所述润滑剂也可采用市售产品，如北京首量科技公司的产品。
[0032]所述步骤(4)中所述水基石墨润滑剂的配制方法是按重量计:造石墨乳加纯净7jC，按1:6比例搅拌，将拌好的润滑剂放入储液罐中，加压0.25-0.3MPa。
[0033]本发明与现有技术比较，优化了工艺流程:
[0034]目前国内外对不锈钢、钛合盒叶片广泛采用的流程是:圆柱坯料——挤压成型圆柱叶身——墩头成型方形榫头——预成型榫头和叶身——终成形榫头和叶身——切毛边一模具校正一热处理一理化检测一终检交付。
[0035]本发明的精锻件工艺流程是:压扁坯料一直接挤压成型叶片一清理一热处理——理化检测——终检交付。本发明由于采用前面所述的成型工艺方法，将“挤压成型圆柱叶身——墩头成型方形榫头——预成型榫头和叶身——终成形榫头和叶身——切毛边”五道工序合并为“直接挤压成型叶片”一道工序，因此缩短了流程，还减少了四套工装，同时降低了材料消耗。
[0036]挤压模设计:成型模具由阴模2和冲头I组成(见圈1)，阴模采用耐磨材料4Cr5W2VSi，冲头材料为W18Cr4V。挤压成型的锻件无毛边，将基准面的毛边磨净，上测具检测合格即可。
【权利要求】
1.一种材料为GH2787的高温合金叶片挤压成形方法，其特征在于包括以下步骤: (1)坯料形状采用板料，为有利于金属流动在坯料的侧面倒圆角； (2)坯料吹砂后表面涂覆润滑剂； (3)将坯料电炉加热至1000-1050°C±10°C，保温3min ;高速锤上直接挤压成形，变形量:头部20% — 30%，叶身挤压比为5—7 ； (4)挤压过程中，对模具表面喷涂水基石墨润滑剂； (5)清理，吹砂清理锻件表面； (6)振动光饰，清理锻件表面，提高锻件表面的粗糙度和光整性； (7)热处理，锻件进行固溶加时效处理，固溶温度为940°C±10°〇，保温111一211，空冷，时效温度为780°C ±10°C，保温16h，空冷。
2.根据权利要求1所述的高温合金叶片挤压成形方法，其特征在于:所述步骤(1)中，所述坯料的侧面倒圆角SR3-SR5。
3.根据权利要求1所述的高温合金叶片挤压成形方法，其特征在于:所述步骤(2)的润滑剂主要成份按重量计:玻璃润滑剂57%，瓷土 3%，工业硅酸钠5%，余量为水，配制过程:I)、球磨，将玻璃润滑剂和瓷土进行球磨，时间不少于12小时；2)、过滤，用200目筛子过滤已经磨好的润滑剂；3)调浓度，用水调节浓度；4)加入工业硅酸钠搅拌。
4.根据权利要求1所述的高温合金叶片挤压成形方法，其特征在于:所述步骤(4)中所述水基石墨润滑剂的配制方法`是按重量计:锻造石墨乳加纯净水，按1:6比例搅拌，将拌好的润滑剂放入储液罐中，加压0.25-0.3MPa。
【文档编号】B21K3/04GK103586391SQ201310563941
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】关红, 邰清安, 崔树森, 汪大成, 国振兴 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司