一種飛機用tc11鈦合金模鍛支架的製造方法

2023-06-12 01:45:26

專利名稱：一種飛機用tc11鈦合金模鍛支架的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造方法領域。
背景技術：
依重量，目前飛機上約85%的構件系鍛件，其中飛機中大量使用的飛機支架多採 用鈦合金模鍛支架，因鈦合金模鍛支架的尺寸公差要求控制在0. 5mm以內，變截面處有流 線的要求，沒有特殊要求，R角達到5mm。鈦合金鍛件成份達到宇航標準，高倍達到A3以上； (抗拉強度達到900Mpa以上，屈服強度達到810Mpa以上)，且每個鍛件有三個探傷面，並達 到AA級探傷要求(探傷截面雜波滿足①1. 2mm——9dB的要求)，材料質量標準符合國家 GB/-2007質量標準、美國ASTM質量標準及美國AMS宇航標準的要求。而我國因設備及技術 的限制，飛機支架大多採用焊接結構來取代鈦合金模鍛支架，無法實現整體化，基於模鍛設 備及模鍛技術限制，模鍛出的飛機用鈦合金模鍛支架的質量無法保證，無法完全滿足大型 飛機對綜合性能、可靠性和壽命的要求，嚴重製約了中國航空航天和裝備製造業的發展。

發明內容
本發明所要解決的是提供一種飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造方法，通過提
高飛機的機械綜合性能，來達到有效提高飛機運行的可靠性及使用壽命的目的。 為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是飛機用TC11鈦合金模鍛支架的
製造過程的具體製造步驟為 a、選料並機加工，選用經過真空熔煉及開坯鍛造後，符合中國國家標準的TC11鈦 合金作為坯料，採用機械加工方法將坯料加工成與成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架相適 應的外部尺寸，製成模鍛支架坯料； b、計算機3D造模，根據需要製作的飛機用鈦合金模鍛支架的形狀、質量、重心及 TC11鈦合金的材質密度，採用計算機3D造模設計技術，模擬勾劃出成品飛機用TC11鈦合金 模鍛支架形狀，並模擬勾劃出鍛造成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的模具形狀。
c、智能製作模鍛支架模具，採用計算機3D造模設計技術，運用計算機3D模具開發 設計等模具加工技術製造出用於鍛製成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的模鍛支架模具；
d、模鍛錘初鍛，採用打磨方法將模鍛支架坯料上的表面缺陷除去，將模鍛支架坯 料置於電爐內加溫至200-25(TC，保溫一定時間，使得模鍛支架坯料內外溫度一致，整體 熱透，隨後噴塗FR-ll防護潤滑劑，待防護潤滑劑幹後，再塗一層FRM-90脫模劑，待幹後 將電爐內溫度加溫至970°C ，保溫15-30分鐘取出模鍛支架坯料，立即將模鍛支架坯料置 於模鍛支架模具內進行鍛造，鍛造過程中所採用的足與計算機智能控制系統相連接的模 鍛錘，通過智能控制系統控制鍛造途徑及加工量，鍛造速度為2mm/分鐘，鍛造溫度保持在 890-97(TC，鍛造製成模鍛支架半成品，其中模鍛支架半成品的尺寸與成品飛機用TC11鈦 合金模鍛支架的外形尺寸差不大於+10皿，然後進行噴丸或噴砂，除去模鍛支架半成品表面 氧化層，打磨飛邊，使得飛邊平整光滑；
e、模鍛錘二次鍛造，採用打磨方式，除去模鍛支架半成品上的表面缺陷，將模鍛支 架半成品置於電爐內加溫至200-25(TC，保溫一定時間，使得模鍛支架半成品內外溫度一 致，整體熱透，隨後噴塗FR-ll防護潤滑劑，待防護潤滑劑幹後，再塗一層FRM-90脫模劑， 待幹後將電爐內溫度加溫至97(TC，保溫15-30分鐘取出模鍛支架半成品，立即置於模鍛支 架模具內進行鍛造，鍛造過程中所採用的是與計算機智能控制系統相連接的模鍛錘，通過 智能控制系統控制鍛造過程，鍛造溫度保持在890-97(TC，鍛造速度為0. 5mm/分鐘，精鍛成 型，趁熱在衝床上以模具衝擊飛邊，使得飛邊平整光滑； f、雙重退火處理，將製成的模鍛支架進行首次退火處理，退火溫度為 850°C 士1(TC，保溫1. 5小時，空冷；隨後進行二次退火處理，退火溫度為530°C 士5"，保溫 6小時，空冷； g、精整，將模鍛支架經過整體化學腐蝕，其中表面腐蝕的蝕去量至少為0. 5mm，經 機加工和精拋光後製成成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架； h、檢查，從每批製成的成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架中隨機抽取一定量的成 品飛機用TC11鈦合金模鍛支架進行剖切留取試料，進行理化分析，其中硬度作100%檢查， HRC :36-—39，金相要求作低倍組織、流線和高倍組織檢查，成品飛機用TC11鈦合金模鍛支 架的抗拉強度達到1080Mpa，屈服強度達到900Mpa，低倍組織流線完整，經檢驗合格後入庫 待用； 其中模鍛支架模具可採用K403鎳基鑄造高溫合金製作； 在採用步驟d和e進行鍛造前，可在模鍛支架模具下置放單體式電阻絲加熱器，將
模鍛支架模具加熱至一定溫度後進行鍛造，加熱溫度與鍛造溫度差低於20°C 。 其中模鍛支架模具下設置有底板，單體式電阻絲加熱器置於底板下，底板上的模
鍛支架模具可以更換； 本發明的有益效果採用本發明製成的飛機用TC11鈦合金模鍛支架的機械性能 優異，可完全滿足大型飛機對綜合性能、可靠性和壽命的要求，促進了中國航空航天和裝備 製造業的發展。


圖1飛機用TC11鈦合金模鍛支架實施例結構示意圖；
圖2圖1中飛機用TC11鈦合金模鍛支架實施例的左視圖；
圖3圖1中飛機用TC11鈦合金模鍛支架實施例的右視圖；
圖4圖1中飛機用TC11鈦合金模鍛支架的A-A向剖視圖； 圖中1.底板；2.肋板；3.支架；4.支撐隔斷；5.凹槽;
具體實施例方式
下面結合實施例附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細描述 圖1至圖4所示的是一種飛機用TC11鈦合金模鍛支架的實施例，其主要由底板、
肋板、支架、支撐隔斷及凹臺構成，具體製造步驟為 a、選料並機加工，選用經過真空熔煉及開坯鍛造後，符合國家標準的TC11鈦 合金作為坯料，採用機械加工方法將坯料加工成與成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架相適應的外部尺寸，製成模鍛支架坯料，圖中所示模鍛支架實施例的外形最大尺寸為 350 X 110 X 500mm，選用的坯料為450 X 180 X 600mm的TCI 1鈦合金板料，採用機械加工後制 成與成品飛機用TCll鈦合金模鍛支架相適應的外部尺寸，其中各部位的尺寸比成品飛機 用TCll鈦合金模鍛支架的各相應部位的外形尺寸約大20mm ; b、計算機3D造模，根據需要製作的飛機用鈦合金模鍛支架的形狀、質量、重心及 TC11鈦合金的材質密度，採用計算機3D造模設計技術，模擬勾劃出成品飛機用TC11鈦合金 模鍛支架形狀，並模擬勾劃出鍛造成品飛機用TCll鈦合金模鍛支架的模具形狀；
c、智能製作模鍛支架模具，採用計算機3D造模設計技術，運用計算機3D模具開發 設計等模具加工技術製造出用於鍛製成品飛機用TCll鈦合金模鍛支架的模鍛支架模具；
d、模鍛錘初鍛，採用打磨方法將模鍛支架坯料上的表面缺陷除去，將模鍛支架坯 料置於電爐內加溫至200-25(TC，保溫一定時間，使得模鍛支架坯料內外溫度一致，整體 熱透，隨後噴塗FR-ll防護潤滑劑，待防護潤滑劑幹後，再塗一層FRM-90脫模劑，待幹後 將電爐內溫度加溫至970°C ，保溫15-30分鐘取出模鍛支架坯料，立即將模鍛支架坯料置 於模鍛支架模具內進行鍛造，鍛造過程中所採用的是與計算機智能控制系統相連接的模 鍛錘，通過智能控制系統控制鍛造途徑及加工量，鍛造速度為2mm/分鐘，鍛造溫度保持在 890-97(TC，鍛造製成模鍛支架半成品，其中模鍛支架半成品的尺寸與成品飛機用TC11鈦 合金模鍛支架的外形尺寸差不大於+10皿，然後進行噴丸或噴砂，除去模鍛支架半成品表面 氧化層，打磨飛邊，使得飛邊平整光滑，如圖中所示實施例，經初鍛後，模鍛支架半成品其中 各部位的尺寸比成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的各相應部位的外形尺寸大8mm ;
e、模鍛錘二次鍛造，採用打磨方式，除去模鍛支架半成品上的表面缺陷，將模鍛支 架半成品置於電爐內加溫至200-25(TC，保溫一定時間，使得模鍛支架半成品內外溫度一 致，整體熱透，隨後噴塗FR-ll防護潤滑劑，待防護潤滑劑幹後，再塗一層FRM-90脫模劑， 待幹後將電爐內溫度加溫至97(TC，保溫15-30分鐘取出模鍛支架半成品，立即置於模鍛支 架模具內進行鍛造，鍛造過程中所採用的是與計算機智能控制系統相連接的模鍛錘，通過 智能控制系統控制鍛造過程，鍛造溫度保持在890-97(TC，鍛造速度為0. 5mm/分鐘，精鍛成 型，趁熱在衝床上以模具衝擊飛邊，使得飛邊平整光滑，如圖中所示實施例，經初鍛後，模鍛 支架半成品其中各部位的尺寸與成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的各相應部位的外形尺 寸相當，餘量為+lmm; f、雙重退火處理，將製成的模鍛支架進行首次退火處理，退火溫度為 850°C 士1(TC，保溫1. 5小時，空冷；隨後進行二次退火處理，退火溫度為530°C 士5"，保溫 6小時，空冷； g、精整，將模鍛支架經過整體化學腐蝕，其中表面腐蝕的蝕去量至少為0. 5mm，經 機加工和精拋光後製成成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架，如圖中所示實施例，將模鍛支 架經過整體化學腐蝕的表面腐蝕的蝕去量為0. 6mm，經機加工和精拋光後製成成品飛機用 TC11鈦合金模鍛支架； h、檢查，從每批製成的成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架中隨機抽取一定量的成品 飛機用TC11鈦合金模鍛支架進行剖切留取試料，進行理化分析，其中硬度作100X檢查，HRC : 36—39，金相要求作低倍組織、流線和高倍組織檢查，成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的抗 拉強度達到1080Mpa，屈服強度達到900Mpa，低倍組織流線完整，經檢驗合格後入庫待用。
權利要求
一種飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造方法，其特徵在於，飛機用TC11鈦合金模鍛支架的具體製造步驟是a、選料並機加工，選用經過真空熔煉及開坯鍛造後，符合中國國家標準的TC11鈦合金作為坯料，採用機械加工方法將坯料加工成與成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架相適應的外部尺寸，製成模鍛支架坯料；b、計算機3D造模，根據需要製作的飛機用鈦合金模鍛支架的形狀、質量、重心及TC11鈦合金的材質密度，採用計算機3D造模設計技術，模擬勾劃出成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架形狀，並模擬勾劃出鍛造成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的模具形狀；c、智能製作模鍛支架模具，採用計算機3D造模設計技術，運用計算機3D模具開發設計等模具加工技術製造出用於鍛製成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的模鍛支架模具；d、模鍛錘初鍛，採用打磨方法將模鍛支架坯料上的表面缺陷除去，將模鍛支架坯料置於電爐內加溫至200-250℃，保溫一定時間，使得模鍛支架坯料內外溫度一致，整體熱透，隨後噴塗FR-11防護潤滑劑，待防護潤滑劑幹後，再塗一層FRM-90脫模劑，待幹後將電爐內溫度加溫至970℃，保溫15-30分鐘取出模鍛支架坯料，立即將模鍛支架坯料置於模鍛支架模具內進行鍛造，鍛造過程中所採用的是與計算機智能控制系統相連接的模鍛錘，通過智能控制系統控制鍛造途徑及加工量，鍛造速度為2mm/分鐘，鍛造溫度保持在890-970℃，鍛造製成模鍛支架半成品，其中模鍛支架半成品的尺寸與成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的外形尺寸差不大於+10mm，然後進行噴丸或噴砂，除去模鍛支架半成品表面氧化層，打磨飛邊，使得飛邊平整光滑；e、模鍛錘二次鍛造，採用打磨方式，除去模鍛支架半成品上的表面缺陷，將模鍛支架半成品置於電爐內加溫至200-250℃，保溫一定時間，使得模鍛支架半成品內外溫度一致，整體熱透，隨後噴塗FR-11防護潤滑劑，待防護潤滑劑幹後，再塗一層FRM-90脫模劑，待幹後將電爐內溫度加溫至970℃，保溫15-30分鐘取出模鍛支架半成品，立即置於模鍛支架模具內進行鍛造，鍛造過程中所採用的是與計算機智能控制系統相連接的模鍛錘，通過智能控制系統控制鍛造過程，鍛造溫度保持在890-970℃，鍛造速度為0.5mm/分鐘，精鍛成型，趁熱在衝床上以模具衝擊飛邊，使得飛邊平整光滑；f、雙重退火處理，將製成的模鍛支架進行首次退火處理，退火溫度為850℃±10℃，保溫1.5小時，空冷；隨後進行二次退火處理，退火溫度為530℃±5℃，保溫6小時，空冷；g、精整，將模鍛支架經過整體化學腐蝕，其中表面腐蝕的蝕去量至少為0.5mm，經機加工和精拋光後製成成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架；h、檢查，從每批製成的成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架中隨機抽取一定量的成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架進行剖切留取試料，進行理化分析，其中硬度作100％檢查，HRC36---39，金相要求作低倍組織、流線和高倍組織檢查，成品飛機用TC11鈦合金模鍛支架的抗拉強度達到1080Mpa，屈服強度達到900Mpa，低倍組織流線完整，經檢驗合格後入庫待用；
2. 根據權利要求1所述飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造方法，其特徵在於，其中步 驟c中模鍛支架模具可採用K403鎳基鑄造高溫合金製作；
3. 根據權利要求1或2所述飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造方法，其特徵在於，在 採用步驟d和e進行鍛造前，可在模鍛支架模具下置放單體式電阻絲加熱器，將模鍛支架模具加熱至一定溫度後進行鍛造，加熱溫度與鍛造溫度差低於20°C,
全文摘要
本發明涉及一種飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造方法領域，其特徵在於飛機用TC11鈦合金模鍛支架的製造過程的具體製造步驟為選用符合國家標準的TC11鈦合金作為坯料，通過計算機3D造模及計算機3D模具開發設計等模具加工技術製造出用於模鍛支架模具，通過模鍛錘初鍛、模鍛錘二次鍛造及雙重退火處理等步驟製成飛機用TC11鈦合金模鍛支架，採用本發明方法製成的飛機用TC11鈦合金模鍛支架的機械性能優異，可完全滿足大型飛機對綜合性能、可靠性和壽命的要求，促進了中國航空航天和裝備製造業的發展。
文檔編號B21J5/02GK101722259SQ20091021913
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者張元元 申請人:寶雞高新興隆鈦業有限公司