TC17鈦合金空心軸頸鍛件近等溫鍛造成形方法與流程

2023-05-31 09:21:56 1

本發明涉及一種近等溫鍛造成形方法，特別是涉及了TC17鈦合金空心軸頸鍛件近等溫鍛造成形方法。

背景技術：

TC17鈦合金空心軸頸鍛件為空心薄壁異形件，形狀上端是一個大喇叭口，下端帶有一個圓柱筒體，喇叭口處壁薄，而直徑較大，筒體壁厚較薄。由於該鍛件為飛機發動機關鍵轉動件，工作條件十分惡劣，要求鍛件具有較高的強度、斷裂韌性以及較好的低周疲勞性能等，採用普通模鍛和自由鍛很難滿足這些性能要求。目前該類鍛件主要採用棒坯閉式模鍛成形，再通過機加掏孔的方式生產，但該方法一方面在模鍛時，會出現變形不均勻、杆部變形量小，導致鍛件杆部組織不理想，杆部原始β晶界上出現完整、粗大、平直連續的晶界α相；另一方面機加掏孔會切斷鍛件的鍛造流線，從而影響鍛件質量。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種採用環形坯料近等溫鍛造擠壓成形方法，擠壓成形過程中，模具型腔中間變化臺階處起到擠壓模作用，而上端最大外徑型腔起到擠壓筒的作用，極大地改善了空心軸頸鍛件杆部的變形，坯料變形量大，有利於獲得細小均勻的鍛態組織。

為解決上述技術問題，本發明所述TC17鈦合金空心軸頸鍛件近等溫鍛造成形方法，其技術方案包括以下步驟：

把按規格下料的TC17鈦合金棒材在鍛造加熱爐內加熱，先將棒材加熱到相變點以下40℃保溫，保溫時間按0.3min/mm～0.5min/mm計算；再升溫至相變點以上30℃保溫，保溫時間按0.4min/mm～0.6min/mm計算；保溫後，對棒材進行鐓粗、衝孔、預軋以及內徑上部和外徑下部倒角後得到矩形環坯；

把矩形環坯置入成形模具中，驅動上模具以v1＝1.5mm/s～2mm/s的下壓速度進行擠壓，當上模具與下模具閉合時，將下壓速度降低至v2＝(0.3～0.5)v1，對中間坯進行擠壓，直到成形完全，獲得TC17鈦合金空心軸頸鍛件。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

本發明所述TC17鈦合金空心軸頸鍛件近等溫鍛造成形方法，提高了鍛件成形時的變形量，使原始晶粒充分破碎，獲得細小均勻組織；下壓速度先採用v1＝1.5mm/s～2mm/s，當上模具與下模具閉合時，將下壓速度降低至v2＝(0.3～0.5)v1，既防止了溫升現象產生，同時也能合理分配坯料在β相區和(α+β)相區的變形量，鍛造時70％左右變形量落在β區間、30％左右變形量落在(α+β)相區間時能獲得最佳匹配的組織性能。當坯料溫度經過相變點時，重新析出的α相能夠在兩相區獲得一定的變形，晶粒得到破碎，避免α晶界的形成；提高鍛後降溫均勻性可以有效避免晶界α相析出的同時有利於提高鍛件組織的均勻性，得到鍛件截面狀態一致高的理想網籃組織。而且在矩形環坯的內徑上部與外徑下部進行倒角，使矩形環坯能夠與成形模具能夠更好的貼合。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是矩形環坯的結構示意圖。

圖2是矩形環坯裝模示意圖。

圖3是上模具與下模具閉合示意圖。

圖4是鍛件成形示意圖。

圖5是空心軸頸鍛件結構示意圖。

具體實施方式

實施本發明所述的TC17鈦合金空心軸頸鍛件近等溫鍛造成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、機械手等設備。其具體實施方式：

該TC17合金的主要化學元素含量(重量百分比)為：含Al量4.5％～5.5％、含Sn量1.6％～2.4％、含Zr量1.6％～2.4％、含Mo量3.5％～4.5％、含Cr量3.5％～4.5％、含Fe量0.30％、含C量0.05％、含N量0.05％、含H量0.0125％、含O量0.08％～0.13％、餘量為Ti。

本方法的步驟如下：

把按規格下料的TC17鈦合金棒材在鍛造加熱爐內加熱，先將棒材加熱到相變點以下40℃保溫，保溫時間按0.3min/mm～0.5min/mm計算；再升溫至相變點以上30℃保溫，保溫時間按0.4min/mm～0.6min/mm計算；保溫後，對棒材進行鐓粗、衝孔、預軋、倒角後得到矩形環坯3，如圖1所示；

如圖2所示，把矩形環坯3置入成形模具中，驅動上模具1以v1＝1.5mm/s～2mm/s的下壓速度進行擠壓，當上模具1與下模具2閉合時，如圖3所示，將下壓速度降低至v2＝(0.3～0.5)v1，對中間坯4進行擠壓，直到成形完全，如圖4所示，獲得TC17鈦合金空心軸頸鍛件5，如圖5所示。