【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及零件鍛造，具體地，涉及一種帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法。
技術(shù)介紹
1、gh4169為一種重要的結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域，該材料由于其在高溫下優(yōu)異的綜合性能，特別是遠(yuǎn)超其他高溫合金的高溫屈服強(qiáng)度，成為了發(fā)動機(jī)關(guān)重部位的最理想材料。
2、gh4169高溫合金優(yōu)秀的強(qiáng)度性能與其內(nèi)部微觀組織結(jié)構(gòu)密不可分，例如某航空發(fā)動機(jī)優(yōu)質(zhì)gh4169盤軸一體件，保證該鍛件符合使用要求最重要的條件是δ相的組織分布以及晶粒大小和均勻性。理論上講δ相應(yīng)該呈顆粒狀或者短棒狀均勻分布，晶粒度因在其工作部位的特殊性，要求鍛件晶粒均勻，晶粒度級別不小于8級。
3、然而在實(shí)際鍛造過程中，無論是自由鍛，亦或是模鍛，均難以避免在成型過程中出現(xiàn)變形量不足區(qū)域，俗稱“變形死區(qū)”；且鍛件愈大，變形越困難，即“變形死區(qū)”越大；而變形死區(qū)會導(dǎo)致晶粒粗大等組織問題。除此之外，鍛造過程的相關(guān)處理不當(dāng)可能還會造成鍛件中出現(xiàn)不允許出現(xiàn)的“黑晶”組織。
4、某優(yōu)質(zhì)gh4169空心盤軸一體件(如圖1)的傳統(tǒng)鍛造過程為在螺旋壓力機(jī)上模鍛成型(如圖10)，其鍛件如圖11所示，檢測其高倍組織時，在鍛件的a和b位置出現(xiàn)如圖12和圖13所示的粗晶、混晶以及“黑晶現(xiàn)象”，直接導(dǎo)致鍛件判定為不合格件。
5、經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)a和b兩處處于變形死區(qū)，ε真僅0.02(圖14)，幾乎沒有變形量。
6、公開號為cn114535484a的專利公開一種改善大尺寸盤鍛件變形死區(qū)的模具及制坯工藝，其模具包括上模具與下模具，在上模具上設(shè)置有球冠狀上
7、雖然上述專利提到其模具能有效地減少工件端面變形死區(qū)的產(chǎn)生，有利于盤鍛件端面晶粒組織的控制。然而經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在模具上設(shè)置凸起的措施不足以完全避免變形死區(qū)，因此如何對鍛造模具或鍛造過程等進(jìn)行更進(jìn)一步的設(shè)計，以便真正克服變形死區(qū)問題乃至粗晶、黑晶等問題，是目前行業(yè)內(nèi)的難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能有效避免變形死區(qū)、保證鍛件組織性能符合技術(shù)要求的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法。
2、本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，鍛造過程包括依次進(jìn)行的預(yù)鍛和終鍛，所述預(yù)鍛用于在終鍛之前增加鍛坯的應(yīng)變量，終鍛模具的上模設(shè)置凸臺，所述凸臺使終鍛模具合模時在鍛坯上形成凹進(jìn)部，所述凸臺用于減小鍛件變形死區(qū)。
4、進(jìn)一步地，預(yù)鍛模具的預(yù)鍛型腔設(shè)計如下：
5、s1.已知終鍛后鍛坯體積v坯和總高h(yuǎn)，求得原始坯料的直徑d；其中n為終鍛墩粗比；
6、s2.根據(jù)原始坯料直徑d，設(shè)計預(yù)鍛型腔的直徑w1,
7、s3.已知終鍛模具下模型腔體積，根據(jù)預(yù)鍛模具下模型腔體積與終鍛模具下模型腔體積相等的原則，設(shè)計預(yù)鍛模具分模面。
8、更進(jìn)一步地，所述預(yù)鍛型腔沿高度方向的兩端為錐面結(jié)構(gòu)，所述錐面結(jié)構(gòu)的錐面高度h1滿足h1＞h/4，h為原始坯料的長度；所述錐面結(jié)構(gòu)的錐角a滿足a＜45°。
9、更進(jìn)一步地，所述預(yù)鍛模具分模面處設(shè)置余料槽，所述余料槽由分別在預(yù)鍛模具上模和下模的豎直壁面末端往外延伸的s形結(jié)構(gòu)銜接而成，所述s形結(jié)構(gòu)的弧形半徑r滿足：其中v坯料為原始坯料下料體積，v型腔為預(yù)鍛型腔體積。
10、進(jìn)一步地，終鍛模具上的凸臺為橢圓形凸臺，所述橢圓形凸臺的長軸a和短軸b滿足：其中d為鍛件內(nèi)孔直徑，k為鍛件材料剛性系數(shù)，z為鍛件加工余量。
11、更進(jìn)一步地，m為鍛件精加工的最小余量，m為鍛件的最大錯移量，h0為鍛件表面缺陷層深度，x為鍛件尺寸的下偏差值。
12、進(jìn)一步地，終鍛模具的出模斜度α滿足：α＜arctanμ，μ為鍛件與終鍛模具間摩擦系數(shù)。
13、進(jìn)一步地，所述預(yù)鍛模具和終鍛模具集成在同一模具上，一次合模可實(shí)現(xiàn)預(yù)鍛型腔和終鍛型腔同步合模。
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
15、1)本專利技術(shù)在終鍛模具上設(shè)計凸臺，同時將鍛造過程分為預(yù)鍛和終鍛兩個階段，在終鍛之前通過預(yù)鍛增大坯料變形量，使后續(xù)變形量更均勻；預(yù)鍛和終鍛兩步驟結(jié)合終鍛模具上的凸臺設(shè)計，共同發(fā)揮作用，達(dá)到消除鍛件變形死區(qū)的效果。
16、2)預(yù)鍛和終鍛模具“一模雙腔”的集成化設(shè)計，能實(shí)現(xiàn)預(yù)鍛和終鍛一火成型，使鍛件在一次加熱中有足夠的變形量，減少了轉(zhuǎn)移時間和加熱次數(shù)。
17、3)通過提升模具預(yù)熱溫度、在模具型腔內(nèi)增加玻璃纖維保溫毯及鍛后油冷等方式優(yōu)化鍛造過程，提升鍛件組織均勻性，避免產(chǎn)生晶粒粗大及黑晶、混晶問題，保證鍛件組織性能符合技術(shù)要求。
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1.一種帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于,鍛造過程包括依次進(jìn)行的預(yù)鍛和終鍛，所述預(yù)鍛用于在終鍛之前增加鍛坯的應(yīng)變量，終鍛模具的上模設(shè)置凸臺，所述凸臺使終鍛模具合模時在鍛坯上形成凹進(jìn)部，所述凸臺用于減小鍛件變形死區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，預(yù)鍛模具的預(yù)鍛型腔設(shè)計如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，所述預(yù)鍛型腔沿高度方向的兩端為錐面結(jié)構(gòu)，所述錐面結(jié)構(gòu)的錐面高度h1滿足h1＞h/4，h為原始坯料的長度；所述錐面結(jié)構(gòu)的錐角A滿足A＜45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，所述預(yù)鍛模具分模面處設(shè)置余料槽，所述余料槽由分別在預(yù)鍛模具上模和下模的豎直壁面末端往外延伸的S形結(jié)構(gòu)銜接而成，所述S形結(jié)構(gòu)的弧形半徑R滿足：其中V坯料為原始坯料下料體積，V型腔為預(yù)鍛型腔體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，終鍛模具上的凸臺為橢圓形凸臺，所述橢圓形凸臺的長軸a和短軸b滿足：其中d為鍛件內(nèi)孔直徑，k為鍛件材料剛
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，M為鍛件精加工的最小余量，m為鍛件的最大錯移量，h0為鍛件表面缺陷層深度，x為鍛件尺寸的下偏差值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，終鍛模具的出模斜度α滿足：α＜arctanμ，μ為鍛件與終鍛模具間摩擦系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，所述預(yù)鍛模具和終鍛模具集成在同一模具上，一次合模可實(shí)現(xiàn)預(yù)鍛型腔和終鍛型腔同步合模。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，鍛件從預(yù)鍛結(jié)束至轉(zhuǎn)移到終鍛模具內(nèi)的間隔時間為3～8s。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，所述預(yù)鍛模具的預(yù)鍛型腔和終鍛模具的終鍛型腔內(nèi)均墊玻璃纖維保溫毯。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于,鍛造過程包括依次進(jìn)行的預(yù)鍛和終鍛，所述預(yù)鍛用于在終鍛之前增加鍛坯的應(yīng)變量，終鍛模具的上模設(shè)置凸臺，所述凸臺使終鍛模具合模時在鍛坯上形成凹進(jìn)部，所述凸臺用于減小鍛件變形死區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，預(yù)鍛模具的預(yù)鍛型腔設(shè)計如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，所述預(yù)鍛型腔沿高度方向的兩端為錐面結(jié)構(gòu)，所述錐面結(jié)構(gòu)的錐面高度h1滿足h1＞h/4，h為原始坯料的長度；所述錐面結(jié)構(gòu)的錐角a滿足a＜45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，所述預(yù)鍛模具分模面處設(shè)置余料槽，所述余料槽由分別在預(yù)鍛模具上模和下模的豎直壁面末端往外延伸的s形結(jié)構(gòu)銜接而成，所述s形結(jié)構(gòu)的弧形半徑r滿足：其中v坯料為原始坯料下料體積，v型腔為預(yù)鍛型腔體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)孔高溫合金零件鍛造方法，其特征在于，終...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王文超，李騰，彭巧麗，丁琪，盧瑞青，田永建，楊文杰，余世強(qiáng)，李強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：中國航發(fā)南方工業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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