本发明属于锻造热加工领域,涉及一种预防大中型GH141合金环形锻件锻造过程产生裂纹的成型方法。
背景技术:
GH141合金是一种沉淀硬化型镍基变形高温合金,主要强化相为γ’与碳化物,在650-900℃范围内具有高的拉伸、屈服、疲劳、持久、蠕变强度及良好的抗氧化性能。适用于制造在870℃以下要求有高强度和980℃以下要求抗氧化的航空、航天发动机高温零部件。由于该合金中铝、钛、钼含量较高,因此塑性和可锻性极差,属于难变形高温合金,锻造比较困难易产生应变时效裂纹。
由于GH141合金化程度在难变形合金中最高,锻造过程中容易开裂,需要严格控制变形温度和每一火次的变形量,还需尽量避免在拉应力状态下变形。对于小型的GH141合金环形锻件可以选用大规格棒料冲孔后直接扩孔,不需进行镦粗。而对于大中型的环形锻件必须进行镦粗工序,增加了变形量较大,锻造过程极易开裂。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是:大中型GH141合金环形锻件锻造过程易产生开裂,打磨工作量大,甚至产品报废,造成很大的资源浪费。
本发明的技术方案是:GH141合金环形锻件易产生裂纹的工序在镦饼、冲孔、马扩、终扩工序。
步骤1:来料控制
要求坯料为车光料,光洁度为Ra3.2-Ra6.3、端面倒角R5-R10、表面检查内容,排除产生裂纹隐患。
步骤2:工装控制
锻造前对锤头和所使用的工具进行预热,预热温度150℃-300℃,防止坯料表面温度下降太快,造成开裂。
步骤3:加热控制
坯料用硅酸盐或石英砂进行包套;加热过程采用台阶预热,明确各阶段保温时间计算系数,冷料加热,预热温度:850℃-900℃、1000℃-1050℃保温时间按0.8min/mm-0.9min/mm计算,高温加热保温时间按0.6min/mm-0.8min/mm计算,热料回炉高温保温时间按0.5min/mm-0.6min/mm计算。
步骤4:出炉转移控制
规定坯料出炉到锻造的转移时间≤30s要求,以争取较高的始锻温度。
步骤5:锻造过程控制
在墩饼或马架扩孔工序中采用多火次,小变形,变形量按10%~15%控制,以保证终端温度为前提的原则,不仅能保证锻件有比较大的变形量,还保证了锻件的表面质量及锻件尺寸要求,防止锻件裂纹的产生;
镦粗时,严格控制每锤的压下量,每锤的压下量为30mm-50mm;
在锻造过程中,不允许同一部位反复锤击,使合金剧烈变形而产生较大的热效应,由于该合金导热性差,以致产生的热量很难从断面上快速散失,使坯料局部温度升高,从而导致不均匀的显微组织。
步骤6:终锻温度控制
终端温度≥950℃控制在再结晶温度以上。
步骤7:冷却控制
避风空冷。
发明效果
本发明通过细化锻造过程各阶段控制要求,增强控制能力,解决大中型GH141合金环形锻件易产生开裂的问题
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
本发明所述的大型GH4169合金直接时效盘锻件,零件尺寸材料:GH141,类别Ⅲ,工艺规程要求下料规格:重量:202kg。外径内径投影面积约为0.25m2,锻件的全面性能指标及晶粒度要求应符合xx-0515标准关于晶粒度为10级要求。
其锻造步骤详细如下:
第一步:将规格为批料机加两端面;帮忙粗造度Ra3.2;并倒角R10;进行表面质量检查,
第二步:批料入电炉按≤900℃入炉预热900℃、1050℃分别保温200min后升高温1130℃保温时间150min后镦饼至(2火完成);冲孔通孔,冲孔需1火完成;
第三步:车内孔至并倒内孔上下端面倒角R15;吹砂,打磨。
第四步:车后锻件按≤900℃入炉预热900℃、1050℃分别保温90min后升高温1130℃保温时间60min后马扩平端面至至荒型尺寸:马扩平端面需2火完成;
第五步:扩孔按按≤900℃入炉预热900℃、1050℃分别保温90min后升高温1130℃保温时间60min后扩孔至锻件图尺寸需2火完成。
该锻件表面质量较好,性能指标及晶粒度要求应符合xx-0515标准要求。