一種航空發動機用TC17合金β鍛軸頸鍛件的鍛造方法與流程
2023-08-11 03:10:56 1
本發明涉及一種航空發動機用軸頸類鍛件的模鍛擠壓鍛造成形方法，特別是涉及一種航空發動機用TC17合金β鍛軸頸鍛件的鍛造方法。
背景技術：
鈦合金作為航空發動機用主要零部件製作材料，得到廣泛的應用；TC17合金軸頸作為發動機零部件的主要構成部分，受其工作狀況的變化，設計對其組織、性能提出更高的要求；目前TC17合金β鍛工藝受到高度重視，由於其結構特點，要保證組織及性能要求鍛件各部位具有較大的變形量(應變大於0.5)，同時表面不能產生鍛造缺陷，增加了鍛造成形的難度。
目前通常使用兩種鈦合金軸頸類鍛件的模鍛成形方法。一種是把按規格下料的合金棒料經鐓粗，再把坯料機加成中間坯尺寸，加熱後裝進普通開式模型腔內鍛造成形，鍛造出組織和性能良好的鈦合金軸頸類鍛件。採用該方法適合於鈦合金的常規鍛造工藝，很難滿足TC17合金β鍛工藝對變形量的要求，影響鍛件最終的組織、性能及使用狀態。另外一種是把按規格下料的合金棒料經鐓粗，再把坯料機加成中間坯尺寸，加熱後裝進等溫鍛模內鍛造擠壓成形，鍛造出組織和性能良好的鈦合金軸頸類鍛件。該方法首先需要製作專用高溫合金等溫鍛模具，費用較大，其次採用等溫模擠壓成形鍛件生產周期較長，效率低。
採用上述兩種方法鍛造TC17合金β鍛軸頸類鍛件時，分別存在質量、周期等問題影響研製進度。
因此原有的鍛造方法已經無法滿足設計及生產任務的要求，必須提出新的TC17合金β鍛模鍛擠壓的鍛造方法已滿足生產需求，
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：提供一種閉式模鍛擠壓方式來實現航空發動機用TC17合金β鍛的鍛造成形方法，採用該方法能夠鍛造出表面光滑、組織及性能優良的TC17合金軸頸鍛件。
為解決上述技術問題，本發明提供一種航空發動機用TC17合金β鍛軸頸鍛件的鍛造方法，包括如下步驟:
步驟1依據鍛件結構特點，利用計算機數值模擬軟體，優化荒型設計，完成中間坯的設計及普通鍛模具結構設計，通過調整坯料形狀，保證鍛件各部位對應等效應變大於0.5；
步驟2將坯料加熱到850℃到865℃之間，採用2500t快鍛機將坯料從￠300×740mm鐓粗至完成荒坯製作；
步驟3將步驟2荒坯按步驟1的中間坯設計進行機加，後加熱至200～300℃保溫60min，夾持出爐進行全表面潤滑劑噴塗，完成中間坯製作；
步驟4將預熱至250～300℃的閉式擠壓模具安裝至壓機工作檯，並對型腔表面進行潤滑劑噴塗，同時將步驟3中間坯加熱至925℃，轉移放入閉式擠壓模具內，採用0.5～3mm/s速度，完成終鍛鍛件的擠壓成形。
採用上述鍛造成形方法鍛造成形的TC17合金軸頸鍛件，其輪廓尺寸￠600×549mm，投影面積0.28m2，鍛件重量150Kg。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
本發明將鍛造工藝中等溫擠壓代替為閉式模鍛擠壓方式，獲得組織及性能優良的TC17合金β鍛軸頸鍛件。
閉式模鍛擠壓方式與等溫鍛相比，在鍛造設備鍛壓過程中，通過調整鍛造速度、坯料及模具溫度，有效保證鈦合金在規定鍛造溫度範圍內的變形量。閉式模鍛擠壓方式保證鍛件組織、性能的同時，有效降低模具製作成本，縮短製作周期。
上述的鍛造方法避免模具費用大、鍛造周期長、製作成本高等缺點，能夠生產出組織均勻、綜合性能優的航空TC17合金β鍛軸頸鍛件。
具體實施方式
實施本發明所述的航空發動機用TC17合金β鍛軸頸鍛件的鍛造成形方法需要提供坯料、坯料加熱爐、壓力機、機械手等設備。下面以我國材料牌號為Tc17的鈦合金為例來詳細說明該方法的具體實施方式：
該合金的主要化學元素含量(重量百分比)為：含C量0.02％、含N量0.01％\含H量0.0002％、含O量0.11％、含Al量5.1％、含Sn量2.1％、含Fe量0.034％、含Cr量3.9％、含Mo量4.4％、含Zr量2.0％、其餘為Ti。
該合金從棒材到生產出合格的航空發動機用TC17合金β鍛軸頸鍛件的工藝步驟如下：
步驟1依據鍛件結構特點，利用計算機數值模擬軟體(Deform)，優化荒型設計，完成中間坯的設計及普通鍛模具結構設計，其目的通過調整坯料形狀，實現鍛件各部位具有較大的變形量(對應應變大於0.5)。
步驟2將坯料加熱到規定溫度下，採用2500t快鍛機機將坯料￠300×740mm鐓粗至
步驟3首先將步驟2荒坯按專用荒坯圖進行機加後加熱至200～300℃保溫60min，夾持出爐進行全表面潤滑劑噴塗。
步驟4將預熱至250～300℃的擠壓模具安裝至壓機工作檯，並對型腔表面進行潤滑劑噴塗，同時將步驟3中間坯加熱至925℃，轉移放入終鍛模具內，採用較慢速度(0.5～3mm/s)，完成終鍛鍛件的擠壓成形。
採用上述鍛造成形方法鍛造成形的TC17合金軸頸鍛件，其輪廓尺寸￠600×549mm，投影面積0.28m2，鍛件重量150Kg。