高溫合金雙法蘭半環的軋制和胎膜鍛造聯合成形方法與流程

2023-08-12 21:26:36

本發明涉及一種軋制和胎膜鍛造方法，特別是涉及了高溫合金雙法蘭半環的軋制和胎膜鍛造聯合成形方法。

背景技術：

雙法蘭半環通常被用作航空發動機機匣的固定裝置，在實際生產過程中，一般都是先鍛造成一個帶有兩個法蘭的環形件，再從兩個法蘭的中間沿軸向切割成兩個雙法蘭半環。因為有兩個法蘭存在，所以不能直接採用環形件軋制方式生產，而只能採用胎膜鍛造成形，但是該鍛件體型較大，法蘭部位截面變化很大，直接採用胎膜鍛造的話，對設備噸位要求高，而且容易出現填充不滿等缺陷。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種軋制和胎膜鍛造聯合成形方法，來實現雙法蘭半環成形，從而獲得尺寸和性能良好的雙法蘭半環。

為解決上述技術問題，本發明所述高溫合金雙法蘭半環的軋制和胎膜鍛造聯合成形方法，其技術方案包括以下步驟：

將高溫合金按一定的規格下料成棒材；將高溫合金棒材加熱到1020℃，按0.4min/mm保溫；然後在壓力機上鐓粗、衝孔，冷卻、退火後得到中間坯；再將中間坯重新加熱到1020℃，按0.4min/mm保溫；放在環軋機上進行軋制，軋制時，主輥對中間坯的最大壓力為540kn～600kn，其計算方式為f＝a×β×n×σ×s，其中，a為主輥斜度限制寬展而使壓力增大的係數，β為中間主應力影響係數，n為應力狀態係數，σ材料的流動應力，s為主輥與中間坯的最大接觸面積；軋制完成後，空冷，得到中間環坯；

對中間環坯進行機械加工，在中間環坯對稱位置加工出兩個法蘭，得到環坯；

將環坯重新加熱到1020℃，按0.4min/mm保溫；放在胎膜中，驅動鍛錘以1720kn～1780kn的驅動力擠壓衝頭將環坯鍛造成形為具有兩個法蘭的環件，鍛錘的驅動力的計算方式為f＝(1+μ)×σ×s1，式中，μ為摩擦因數，σ材料的流動應力，s1為環坯與胎膜的接觸面積；

將環件從兩個對稱法蘭的中間，沿軸向切割成兩個雙法蘭半環，雙法蘭半環具有兩個法蘭。

所述高溫合金為gh4169合金。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

本發明所述高溫合金雙法蘭半環的軋制和胎膜鍛造聯合成形方法，通過軋制和胎膜鍛造聯合成形，既提高了工作效率，又降低了對設備能力的要求，該成形方法中，對設備的最大壓力要求為1780kn，使得雙法蘭半環可以使用普通壓力機成形。該方法成形的雙法蘭半環尺寸和性能均能滿足使用要求。

經檢測，該方法生產gh4169合金雙法蘭半環，其室溫拉伸性能如下：

抗拉強度為1411mpa～1451mpa(大於使用要求的1345mpa)，其伸長率為0.2％時的屈服強度為1208mpa～1240mpa(大於使用要求的1100mpa)，斷後伸長率為18％～21.5％(大於使用要求的12％)，斷面收縮率為32％～37％(大於使用要求的15％)。

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是中間環坯的結構示意圖。

圖2是帶法蘭的環坯結構示意圖。

圖3是雙法蘭半環結構示意圖。

具體實施方式

實施本發明所述的高溫合金雙法蘭半環的軋制和胎膜鍛造聯合成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、機械手、環軋機、切割工具機等設備。以我國材料牌號為gh4169高溫合金為例，來說明該方法的具體實施方式：

該gh4169合金的主要化學元素含量(重量百分比)為：含c量≤0.08％、含cr量17.0％～21.0％、含ni量50.0％～55.0％、含co量≤1.0％、含mo量2.80％～3.30％、含al量0.30％～0.70％、含ti量0.75％～1.15％、含nb量4.75％～5.50％、含b量≤0.006％、含mg量≤0.01％、含mn量≤0.35％、含si量≤0.35％、含p量≤0.015％、含s量≤0.015％、含cu量≤0.30％、含ca量≤0.01％、含pb量≤0.0005％、含se量≤0.0003％、餘量為fe。

本方法的步驟如下：

將gh4169合金按一定的規格下料成棒材；將gh4169合金棒材加熱到1020℃，按0.4min/mm保溫；然後在壓力機上鐓粗、衝孔，冷卻、退火後得到中間坯；再將中間坯重新加熱到1020℃，按0.4min/mm保溫；放在環軋機上進行軋制，軋制時，主輥對中間坯的最大壓力為540kn～600kn，其計算方式為f＝a×β×n×σ×s，其中，a為主輥斜度限制寬展而使壓力增大的係數，β為中間主應力影響係數，n為應力狀態係數，σ材料的流動應力，s為主輥與中間坯的最大接觸面積；軋制完成後，空冷，得到中間環坯1，如圖1所示；

對中間環坯1進行機械加工，在中間環坯對稱位置加工出兩個法蘭3，得到環坯2，如圖2所示；

將環坯2重新加熱到1020℃，按0.4min/mm保溫；放在胎膜中，驅動鍛錘以1720kn～1780kn的驅動力擠壓衝頭將環坯2鍛造成形為具有兩個法蘭的環件，鍛錘的驅動力的計算方式為f＝(1+μ)×σ×s1，式中，μ為摩擦因數，σ材料的流動應力，s1為環坯與胎膜的接觸面積；

將環件從兩個對稱法蘭的中間，沿軸向切割成兩個雙法蘭半環4，雙法蘭半環具有兩個法蘭5，如圖3所示。