Tc4合金的锻造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及TC4合金的锻造工艺，通过对TC4合金进行固态置氢处理，以及对锻造工艺参数进行优化，降低了锻造温度，同时结合锻造温度的调整，适当提高模锻的锻压速度，并采用专门设计的切边模具进行切边，提高了钛合金的尺寸精度，相同条件下TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力降低了40-62％，并且加工工艺简单，成本低廉。
【专利说明】
TC4合金的锻造工艺
技术领域
[0001]本发明涉及TC4合金的锻造工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，随着新型飞机向轻量化、高性能和低成本的方向发展，对其动力系统提出了更高的要求。风扇叶片是涡扇航空发动机的重要零件，其形状复杂，具有明显的变截面，大扭角和薄的叶身，有的叶片甚至叶尖带冠且叶身带阻尼台。而随着发动机水平的不断提高，对TC4钛合金锻件的强度及塑性均提出更高要求，即在满足强度为965MPa的条件下，延伸率大于7%，因此，现有的锻造工艺均不能满足要求。钛合金属于难变形材料，其锻造过程中变形抗力大，锻造工艺性差，锻造温度高，这使得叶片锻造过程中能耗较大，并且对锻造模具的性能要求很高，等温锻造一般要采用镍基高温合金，极大地增大了模具成本。因而，如何降低钛合金的锻造温度，提高钛合金的尺寸精度和改善叶片的性能一直成为钛合金锻造的一大难题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足:提供TC4合金的锻造工艺。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]TC4合金的锻造工艺，包括以下步骤:
[0006](I)将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1.0X 10 3-1.5X 10 3Pa,以 10_15°C/min 的速度加热至 750_850°C，保温 10_15min，按 TC4合金坯料的重量百分比充入0.1-0.4%的氢气，以7-10°C /min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；
[0007](2)将固态置氢钛合金坯料和锻造模具表面喷涂玻璃润滑剂，涂层厚度为
0.1-0.25mm。
[0008](3)将步骤(I)处理的坯料放入电阻炉内加热，电阻炉内的温度为950_980°C，保温10-18分钟；加热坯料的同时将锻造模具预热，预热温度为850-890°C ；
[0009](4)对步骤(3)处理的固态置氢钛合金坯料进行锻造，上模压下速度为0.1mm/s-0.2mm/s，直至上、下模具闭合，取出模内固态置氢钛合金还料；
[0010](5)将锻造完成的叶片锻件置于切边模具中，在室温条件下对叶片锻件进行切边，切边时被切除的部分位于托料定位块外侧，托料定位块能够防止切边时产生的变形；
[0011](6)对切边后的固态置氢钛合金锻件的表面进行吹砂和打磨处理。
[0012]所述步骤(I)中充入氢气的流量为0.8-1.2L/min，保温2_4h。
[0013]所述步骤(I)中按钛合金坯料的重量百分比充入0.25%的氢气；
[0014]所述步骤(I)中是以7-10°C /min的速度冷却至室温。
[0015]所述步骤(2)中的涂层厚度为0.2_。
[0016]所述步骤(5)中的切边模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同，叶身型面与托料定位块的上端面接触。
[0017]同现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0018]本发明提供的TC4合金的锻造工艺，由于对TC4合金进行固态置氢处理，以及对锻造工艺参数进行优化，降低了锻造温度，同时结合锻造温度的调整，适当提高模锻的锻压速度，并采用专门设计的切边模具进行切边，提高了钛合金的尺寸精度，相同条件下TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力降低了 40-62%，并且加工工艺简单，成本低廉。
【具体实施方式】
[0019]本发明实施方式主要提供TC4合金的锻造工艺，为便于很好的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于此。
[0020]实施例1
[0021]TC4合金的锻造工艺，包括以下步骤:
[0022](I)将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1.0X10 3Pa,以10°C /min的速度加热至750°C，保温lOmin，按钛合金坯料的重量百分比充A 0.25%的氢气，以TC /min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；
[0023](2)将固态置氢钛合金坯料和锻造模具表面喷涂玻璃润滑剂，涂层厚度为0.2mm。
[0024](3)将步骤(I)处理的坯料放入电阻炉内加热，电阻炉内的温度为950°C，保温10分钟；加热坯料的同时将锻造模具预热，预热温度为850°C ;
[0025](4)对步骤(3)处理的固态置氢钛合金坯料进行锻造，上模压下速度为0.lmm/s,直至上、下模具闭合，取出模内固态置氢钛合金坯料；
[0026](5)将锻造完成的叶片锻件置于切边模具中，在室温条件下对叶片锻件进行切边，切边时被切除的部分位于托料定位块外侧，托料定位块能够防止切边时产生的变形；
[0027](6)对切边后的固态置氢钛合金锻件的表面进行吹砂和打磨处理。
[0028]所述步骤(I)中充入氢气的流量为0.8L/min，保温2h。
[0029]所述步骤(I)中是以7°C /min的速度冷却至室温。
[0030]所述步骤(5)中的切边模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同，叶身型面与托料定位块的上端面接触。
[0031]实施例2
[0032]TC4合金的锻造工艺，包括以下步骤:
[0033](I)将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到
1.5X10 3Pa,以15°C /min的速度加热至850°C，保温15min，按钛合金坯料的重量百分比充A 0.25%的氢气，以10°C /min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金；
[0034](2)将固态置氢钛合金坯料和锻造模具表面喷涂玻璃润滑剂，涂层厚度为0.2mm。
[0035](3)将步骤(I)处理的坯料放入电阻炉内加热，电阻炉内的温度为980°C，保温18分钟；加热坯料的同时将锻造模具预热，预热温度为890°C ;
[0036](4)对步骤(3)处理的固态置氢钛合金坯料进行锻造，上模压下速度为0.2mm/s,直至上、下模具闭合，取出模内固态置氢钛合金坯料；
[0037](5)将锻造完成的叶片锻件置于切边模具中，在室温条件下对叶片锻件进行切边，切边时被切除的部分位于托料定位块外侧，托料定位块能够防止切边时产生的变形；
[0038](6)对切边后的固态置氢钛合金锻件的表面进行吹砂和打磨处理。
[0039]所述步骤(I)中充入氢气的流量为1.2L/min，保温4h。
[0040]所述步骤(I)中是以10°C /min的速度冷却至室温。
[0041]所述步骤(5)中的切边模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同，叶身型面与托料定位块的上端面接触。
[0042]与现有技术相比，本发明提供的TC4合金的锻造工艺，由于对TC4合金进行固态置氢处理，以及对锻造工艺参数进行优化，降低了锻造温度，同时结合锻造温度的调整，适当提高模锻的锻压速度，并采用专门设计的切边模具进行切边，提高了钛合金的尺寸精度，相同条件下TC4钛合金高温压缩变形过程中变形抗力降低了 40-62%，并且加工工艺简单，成本低廉。
【主权项】
1.TC4合金的锻造工艺，其特征在于:包括以下步骤: (1)将TC4合金表面用丙酮清洗后，置入管式固态置氢炉中，抽真空到1.0XlO 3-1.5X10 3Pa,以 10_15°C/min 的速度加热至 750_850°C，保温 10_15min，按 TC4 合金坯料的重量百分比充入0.1-0.4%的氢气，以7-10°C /min的速度冷却至室温，即得到固态置氢钛合金； (2)将固态置氢钛合金坯料和锻造模具表面喷涂玻璃润滑剂，涂层厚度为0.1-0.25mm ； (3)将步骤(I)处理的坯料放入电阻炉内加热，电阻炉内的温度为950-980°C，保温10-18分钟；加热坯料的同时将锻造模具预热，预热温度为850-890°C ； (4)对步骤(3)处理的固态置氢钛合金坯料进行锻造，上模压下速度为0.1mm/s-0.2mm/s，直至上、下模具闭合，取出模内固态置氢钛合金还料； (5)将锻造完成的叶片锻件置于切边模具中，在室温条件下对叶片锻件进行切边，切边时被切除的部分位于托料定位块外侧，托料定位块能够防止切边时产生的变形； (6)对切边后的固态置氢钛合金锻件的表面进行吹砂和打磨处理。2.根据权利要求1所述TC4合金的锻造工艺，其特征在于:所述步骤(I)中充入氢气的流量为0.8-1.2L/min，保温2_4h。3.根据权利要求1所述TC4合金的锻造工艺，其特征在于:所述步骤(I)中按钛合金坯料的重量百分比充入0.25%的氢气。4.根据权利要求1所述TC4合金的锻造工艺，其特征在于:所述步骤(I)中是以7-10°C /min的速度冷却至室温。5.根据权利要求1所述TC4合金的锻造工艺，其特征在于:所述步骤(2)中的涂层厚度为0.2mm。6.根据权利要求1所述TC4合金的锻造工艺，其特征在于:所述步骤(5)中的切边模具包括上下模板、阴模、阳模和固定轴，在上下模板之间设有导柱和导套，通过导柱和导套防止水平和垂直方向的偏移，下模板上固定有限位挡块，通过限位挡块将阴模固定防止滑动，在叶片锻件和阴模之间设有托料定位块，托料定位块的上端面与叶片锻件叶身型面形状相同，叶身型面与托料定位块的上端面接触。
【文档编号】B21K3/04GK106064225SQ201410659374
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2014年11月18日 公开号201410659374.4, CN 106064225 A, CN 106064225A, CN 201410659374, CN-A-106064225, CN106064225 A, CN106064225A, CN201410659374, CN201410659374.4
【发明人】刘盼
【申请人】西安以锵电子科技有限责任公司