一种Ti17合金小型环形件的锻造方法与流程

本发明属于锻造，尤其涉及一种ti17合金小型环形件的锻造方法。

背景技术：

1、ti17合金是一种富β稳定元素的α-β两项型钛合金，该材料常用在发动机叶盘部位，对kic和疲劳都有较高要求，所以常常使用β锻造，来形成网篮组织，满足锻件的性能要求。对于环件的生产，我们常规使用的锻造方式是：制坯—镦饼冲孔—预扩—β锻终扩制成环锻件，但是该方式生产ti17小型环形件时，第一点：因其锻造温度区间窄，散热快，常常锻造后无法满足组织要求，经多次尝试，小型环形件用此方法生产，获得的高倍组织均为双态组织；第二点：因为ti17合金β锻时，要求变形量大，使用扩孔的方式生产时，常常也会产生端面凹槽，增加机加难度。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种ti17合金小型环形件的锻造方法，以得到力学性能满足要求，且高倍组织为标准网篮组织的ti17小型环形件。

2、技术方案：

3、一种ti17合金小型环形件的锻造方法，所述方法包括：

4、步骤一：选择棒料，机加上下端面和定位台，并倒端面棱角至r15，使棒料上下端面与中轴线的垂直度≤0.5mm；

5、步骤二：对机加后的棒料进行胎模锻得到锻件：胎模锻的温度设定为相变点上30℃且不超过925℃，模锻的加热系数为：预热保温阶段为0.8min/mm，高温保温阶段为0.5min/mm，模锻的变形量为50％～70％之间，环件内孔处的连皮厚度为25～40mm；

6、步骤三：将锻件粗加工至比目标ti17小环件的外轮廓大3mm；

7、步骤四：对粗加工后的锻件进行热处理：使用的热处理制度是固溶+时效，固溶温度为：800℃，固溶时间为：240min，时效温度为：630℃，时效时间为：480min；

8、步骤五：对热处理后的锻件进行机加、探伤、腐蚀，理化后得到目标ti17小环件。

9、进一步地，步骤二中，模锻时，锻造初始速度设定为2mm/s，压至欠压为15mm后，将速度调整至0.5mm/s，压至合模后再保压5s。

10、进一步地，步骤二中，模锻时，所使用的闭式锻造胎模包括上冲头1，外环2，垫块3，其中，垫块3设置在外环2内，外环2和垫块3配合用于容纳棒料，垫块3与外环2之间为间隙配合，单面配合间隙为0.8～1mm，配合斜面与中轴线的夹角为5°，外环2内壁作为上冲头1的导向；上冲头1上设置有第一圆台11，第一圆台11的底部直径和小环件的内径等大；垫块3上设置有第二圆台31，第二圆台31的底部直径和小环件的内径等大；第二圆台31上设置有第三圆台32，用于锻造时定位。

11、进一步地，第一圆台11的出模斜度设置为15°，第二圆台31的出模斜度设置为20°，第一圆台11的高度为环件高度与连皮厚度差值的4/7，第二圆台31的高度为环件高度与连皮厚度差值的3/7。

12、进一步地，第三圆台32的高度为10～15mm，直径为1/4～1/3棒料直径，出模斜度为30°。

13、进一步地，步骤二中，棒料加热前，预热棒料至120～150℃后，再喷涂玻璃润滑剂；具体的喷涂方式是：采用双层涂刷，第一层喷涂atp610玻璃润滑剂，用于棒料保温，待第一层润滑剂干燥后，再喷涂第二层润滑剂康达特312。

14、进一步地，步骤二中，在棒料高温阶段加热完成后，出炉用10mm厚的保温棉对棒料除定位台的其余部位进行软包套，包套后，再回炉加热保温30min后，出炉锻造。

15、进一步地，步骤四中，在热处理阶段，固溶后的冷却方式为水冷，且要求水冷时间≥20min。

16、有益效果：

17、本发明使用闭式胎模锻的方式生产ti17小型环形件，并调整锻造、热处理工艺参数。采用本发明所提供的方式，生产的ti17合金小型环形件，其一，能满足高倍网篮组织的要求，且操作简单，锻件尺寸可控性高；其二，该方案中所提及的闭式锻造胎模，制作简单，成本低，所以具有比较大的推广价值；其三，该发明中，对锻造、热处理的工艺参数、加热方式等做了进一步优化，能保证锻件冷模层≤5mm，且力学性能数据稳定在合格范围内。

技术特征：

1.一种ti17合金小型环形件的锻造方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，步骤二中，模锻时，锻造初始速度设定为2mm/s，压至欠压为15mm后，将速度调整至0.5mm/s，压至合模后再保压5s。

3.根据权利要求2所述的锻造方法，其特征在于，步骤二中，模锻时，所使用的闭式锻造胎模包括上冲头(1)，外环(2)，垫块(3)，其中，垫块(3)设置在外环(2)内，外环(2)和垫块(3)配合用于容纳棒料，垫块(3)与外环(2)之间为间隙配合，单面配合间隙为0.8～1mm，配合斜面与中轴线的夹角为5°，外环(2)内壁作为上冲头(1)的导向；上冲头(1)上设置有第一圆台(11)，第一圆台(11)的底部直径和小环件的内径等大；垫块(3)上设置有第二圆台(31)，第二圆台(31)的底部直径和小环件的内径等大；第二圆台(31)上设置有第三圆台(32)，用于锻造时定位。

4.根据权利要求3所述的锻造方法，其特征在于，第一圆台(11)的出模斜度设置为15°，第二圆台(31)的出模斜度设置为20°，第一圆台(11)的高度为环件高度与连皮厚度差值的4/7，第二圆台(31)的高度为环件高度与连皮厚度差值的3/7。

5.根据权利要求4所述的锻造方法，其特征在于，第三圆台(32)的高度为10～15mm，直径为1/4～1/3棒料直径，出模斜度为30°。

6.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，步骤二中，棒料加热前，预热棒料至120～150℃后，再喷涂玻璃润滑剂；具体的喷涂方式是：采用双层涂刷，第一层喷涂atp610玻璃润滑剂，用于棒料保温，待第一层润滑剂干燥后，再喷涂第二层润滑剂康达特312。

7.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，步骤二中，在棒料高温阶段加热完成后，出炉用10mm厚的保温棉对棒料除定位台的其余部位进行软包套，包套后，再回炉加热保温30min后，出炉锻造。

8.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，步骤四中，在热处理阶段，固溶后的冷却方式为水冷，且要求水冷时间≥20min。

技术总结
本发明属于锻造技术领域，尤其涉及一种Ti17合金小型环形件的锻造方法。包括：选择棒料并机加，使棒料上下端面与中轴线的垂直度≤0.5mm；对机加后的棒料进行胎模锻得到锻件：胎模锻的温度设定为相变点上30℃且不超过925℃，预热保温阶段为0.8min/mm，高温保温阶段为0.5min/mm，模锻的变形量为50％～70％之间，环件内孔处的连皮厚度为25～40mm；将锻件粗加工至比目标Ti17小环件的外轮廓大3mm；使用的热处理制度是固溶+时效，固溶温度为：800℃，固溶时间为：240min，时效温度为：630℃，时效时间为：480min；对热处理后的锻件进行机加、探伤、腐蚀，理化后得到目标环件。

技术研发人员：杨澜,田淼,王伟,赵新,段元
受保护的技术使用者：陕西宏远航空锻造有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17