本發(fā)明屬于鍛造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種GH4169靜子葉片閉式模鍛方法。

背景技術(shù)：

GH4169材料在新一代發(fā)動(dòng)機(jī)中被廣泛使用，尤其是葉片類零件，這些零件需要通過鍛造，保證較高的冶金組織指標(biāo)。鍛件的晶粒度要求7級(jí)或更細(xì)，鍛件δ(Ni3Nb)相應(yīng)為棒狀或顆粒狀。鍛件生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需要派制大量的工裝，鍛件冶金性能指標(biāo)不穩(wěn)定?，F(xiàn)有的鍛造方法，制造過程包括擠壓、終鍛、切毛邊、熱處理。采用多套模具，包括擠壓模具、終鍛模具、切邊模具，鍛造葉片制造成本高，采用的模具數(shù)量多，造成制造成本較高，不適用于小批次、短制造周期，且工藝過程較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)約了成本，同時(shí)確保零件性能的GH4169靜子葉片閉式模鍛方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：包括以下步驟：

1)根據(jù)靜子葉片零件分別對(duì)鍛件的葉盆型面、葉背型面、鍛件的截面形狀和鍛件長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)；

2)根據(jù)鍛件的形狀設(shè)計(jì)閉式模具，包括上模和下模，上模型腔按照鍛件葉盆型面設(shè)計(jì)，下模型腔按照鍛件葉背型面設(shè)計(jì)，且上模凸起高度與下模凹進(jìn)高度相同，上模凸臺(tái)和下模凹槽兩側(cè)面?zhèn)缺谫N合；

3)計(jì)算GH4169坯料的直徑和長(zhǎng)度，制備坯料；

4)對(duì)坯料進(jìn)行加熱保溫；

5)將坯料放入閉式模具的下模模角，沿縱向壓扁至直徑的0.7～0.8倍，然后將壓扁的坯料沿軸線轉(zhuǎn)90°放入下模型腔連續(xù)錘擊，保證上、下模具打靠，鍛件成型；

6)對(duì)成型的鍛件進(jìn)行表面清理；

7)對(duì)鍛件進(jìn)行固溶熱處理后，即得到GH4169靜子葉片。

所述步驟1)中鍛件的設(shè)計(jì)具體包括：鍛件厚度方向沿靜子葉片的葉盆型面和葉背型面分別向外法向加放3mm的余量，得到鍛件的葉盆型面和葉背型面；鍛件弦寬方向沿靜子葉片的進(jìn)邊和排邊分別向外延伸3mm后，在得到的圓弧上自葉背方向往葉盆方向做切線，角度為5°，并與葉盆型面延伸相交，得到鍛件的截面形狀；鍛件長(zhǎng)度方向沿靜子葉片長(zhǎng)度兩端分別向外延伸4mm，即完成鍛件設(shè)計(jì)。

所述步驟2)中上模型腔凸出模具基準(zhǔn)面高度15mm～20mm，下模型腔凹進(jìn)下模基準(zhǔn)面15mm～20mm。

所述步驟2)中在上模凸起和下模凹進(jìn)的側(cè)壁設(shè)置呈5°傾角的拔模斜度。

所述步驟2)中上模和下模型腔在長(zhǎng)度方向，按照鍛件長(zhǎng)度尺寸加5mm余量。

所述步驟3)中坯料直徑A為靜子葉片鍛件的橫截面面積；坯料的長(zhǎng)度L按照體積不變?cè)瓌t進(jìn)行計(jì)算，L＝4V/(3.14D²)，V為葉片鍛件的體積。

所述步驟4)中對(duì)坯料采用高溫箱式電爐加熱，保溫溫度1010±10℃，保溫時(shí)間按照(1.0～1.2)min/mm計(jì)算。

所述步驟5)中采用液模鍛錘對(duì)坯料進(jìn)行鍛造，且鍛造前閉式模具的型腔均勻涂抹有水基石墨潤(rùn)滑劑。

所述步驟6)中對(duì)成型鍛件采用拋丸處理，清理鍛件表面氧化皮。

所述步驟7)中采用高溫電爐對(duì)鍛件進(jìn)行固溶熱處理，保溫溫度965±10℃，保溫60分鐘后空冷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)靜子葉片零件分別對(duì)鍛件的葉盆型面、葉背型面、鍛件的截面形狀和鍛件長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后根據(jù)鍛件的形狀設(shè)計(jì)閉式模具，上模型腔按照鍛件葉盆型面設(shè)計(jì)，下模型腔按照鍛件葉背型面設(shè)計(jì)，且上模凸起高度與下模凹進(jìn)高度相同，上模凸臺(tái)和下模凹槽兩側(cè)面?zhèn)缺谫N合，既能夠起到控制鍛件錯(cuò)移，又能夠防止毛邊產(chǎn)生；通過計(jì)算GH4169坯料的直徑和長(zhǎng)度，使坯料規(guī)格合適，并結(jié)合閉式模具無毛邊的設(shè)計(jì)，避免了規(guī)格過大損壞模具，或者規(guī)格過小鍛件不能充滿模具的問題，坯料進(jìn)過加熱保溫后進(jìn)行鍛造得到鍛件，鍛件經(jīng)過表面清理和熱處理后得到GH4169靜子葉片，本發(fā)明只采用了一套鍛造模具就能夠完成鍛造，成本較低，簡(jiǎn)化了工藝流程，且保證了零件性能，特別適于小批次、短制造周期的作業(yè)場(chǎng)景。本發(fā)明得到的GH4169靜子葉片變形一致，葉片鍛件榫頭和葉身晶粒度可均勻達(dá)到10級(jí)，δ(Ni3Nb)相應(yīng)為顆粒狀，鍛件生產(chǎn)周期縮短3倍，只需要一套鍛模，大大節(jié)約了制造成本。

進(jìn)一步，在上模凸起和下模凹進(jìn)的側(cè)壁設(shè)置5°的拔模斜度，便于出模，上模凸臺(tái)和下模凹槽兩側(cè)面?zhèn)缺谫N合，既可以起到控制鍛件錯(cuò)移，又可以防止毛邊產(chǎn)生形成閉式模具，上、下模型腔在長(zhǎng)度方向，按照鍛件長(zhǎng)度尺寸再加放5mm，使模腔在長(zhǎng)度方向留有一定的間隙，鍛造時(shí)確保模具型腔不被撐裂。

進(jìn)一步，由于本發(fā)明方法采用閉式模鍛，因此對(duì)坯料規(guī)格要嚴(yán)格計(jì)算，嚴(yán)格控制坯料的直徑和長(zhǎng)度，避免了規(guī)格太大，由于無毛邊設(shè)計(jì)容易損壞模具的問題；或者規(guī)格太小，鍛件不能充滿的問題。

附圖說明

圖1為零件圖加放余量后得到的鍛件圖，圖中雙點(diǎn)劃線為葉片零件示意圖，實(shí)線表示鍛件示意圖，自葉背方向往葉盆方向做切線，角度θ為5°；

圖2為閉式模具的結(jié)構(gòu)示意圖，1-上模、2-下模、3-型腔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明。

本發(fā)明方法主要包括鍛件設(shè)計(jì)、閉式模具設(shè)計(jì)及工藝路線的制定，主要工藝路線為：坯料計(jì)算、加熱、閉式模鍛、清理和熱處理。具體如下：

1、鍛件設(shè)計(jì)：參見圖1，葉片厚度方向：按照靜子葉片零件葉盆、葉背型面各向外法向加放3mm的余量，得到鍛件的葉盆、葉背面；葉片弦寬方向：按照靜子葉片零件的進(jìn)、排邊各向外延伸3mm后，在得到的圓弧上自葉背方向往葉盆方向做切線，角度為5°，并于鍛件葉盆型面延伸相交，得到靜子葉片鍛件截面形狀；葉片長(zhǎng)度方向：按照靜子葉片零件長(zhǎng)度兩端各向外延伸4mm得到葉片鍛件；圖1為在零件圖加放余量后得到的鍛件圖；

2、閉式模具設(shè)計(jì)：參見圖2，包括上模1和下模2，閉式模腔3部分：上模型腔按照鍛件葉盆面設(shè)計(jì)，并凸出模具基準(zhǔn)面高度15mm～20mm；下模型腔按照鍛件葉背型面設(shè)計(jì)，并凹進(jìn)下模基準(zhǔn)面15mm～20mm，上模凸起高度與下模凹進(jìn)高度應(yīng)保持一致；在上模凸起和下模凹進(jìn)的側(cè)壁按照5°設(shè)計(jì)，此角度為拔模斜度；上模凸臺(tái)和下模凹槽兩側(cè)面?zhèn)缺谫N合，既可以起到控制鍛件錯(cuò)移，又可以防止毛邊產(chǎn)生形成閉式模具；上、下模型腔在長(zhǎng)度方向，按照鍛件長(zhǎng)度尺寸再加放5mm，使模腔在長(zhǎng)度方向留有一定的間隙，確保模具型腔不被撐裂。

3、坯料計(jì)算：由于采用閉式模鍛，因此對(duì)坯料規(guī)格要嚴(yán)格計(jì)算，規(guī)格太大，由于無毛邊設(shè)計(jì)，容易損壞模具；規(guī)格太小，鍛件不能充滿，坯料的直徑按原始葉片的鍛件橫截面積計(jì)算：

坯料直徑A為葉片鍛件的橫截面面積；坯料的長(zhǎng)度L按照體積不變進(jìn)行計(jì)算，L＝4V/(3.14D²)，V為葉片鍛件的體積

4、坯料加熱：坯料規(guī)格小于φ40mm，無需預(yù)熱，選用高溫箱式電爐加熱，保溫溫度1010±10℃，保溫時(shí)間按照(1.0～1.2)min/mm計(jì)算執(zhí)行；

5、閉式模鍛：選用電液模鍛錘進(jìn)行鍛造，鍛件生產(chǎn)前用水基石墨潤(rùn)滑劑均勻涂抹模具型腔，將坯料放在下模模角，沿縱向壓扁至直徑的0.7～0.8倍，然后將壓扁的坯料沿軸線轉(zhuǎn)90°放入下模型腔，連續(xù)錘擊三次，保證上下模具打靠，鍛件成型；

6、清理：對(duì)鍛件進(jìn)行拋丸清理，清除鍛件表面少量氧化皮；

7、熱處理：選用高溫電爐進(jìn)行固溶熱處理，保溫溫度965±10℃，保溫60分鐘后空冷，即得到GH4169靜子葉片。

本發(fā)明變形一致，葉片鍛件榫頭和葉身晶粒度可均勻達(dá)到10級(jí)，δ(Ni3Nb)相應(yīng)為顆粒狀，鍛件生產(chǎn)周期縮短3倍，只需要一套鍛模，大大節(jié)約了制造成本。

實(shí)施例一：

1、鍛件設(shè)計(jì)：按照?qǐng)D1，葉片厚度方向：按照靜子葉片零件葉盆、葉背型面各向外法向加放3mm的余量，得到鍛件的葉盆、葉背面；葉片弦寬方向：按照靜子葉片零件的進(jìn)、排邊各向外延伸3mm后，在得到的圓弧上自葉背方向往葉盆方向做切線，角度為5°，并于鍛件葉盆型面延伸相交，得到靜子葉片鍛件截面形狀；葉片長(zhǎng)度方向：按照靜子葉片零件長(zhǎng)度兩端各向外延伸4mm.得到葉片鍛件；

2、閉式模具設(shè)計(jì)：包括上模和下模，閉式模腔部分：上模型腔按照鍛件葉盆面設(shè)計(jì)，并凸出模具基準(zhǔn)面高度15mm；下模型腔按照鍛件葉背型面設(shè)計(jì)，并凹進(jìn)下模基準(zhǔn)面15mm，上模凸起高度與下模凹進(jìn)高度應(yīng)保持一致，在上模凸起和下模凹進(jìn)的側(cè)壁按照5°設(shè)計(jì)，此角度為拔模斜度；上模凸臺(tái)和下模凹槽兩側(cè)面?zhèn)缺谫N合，既可以起到控制鍛件錯(cuò)移，又可以防止毛邊產(chǎn)生形成閉式模具；上、下模型腔在長(zhǎng)度方向，按照鍛件長(zhǎng)度尺寸再加放5mm，使模腔在長(zhǎng)度方向留有一定的間隙，確保模具型腔不被撐裂；

3、坯料計(jì)算：由于此方法采用閉式模鍛，因此對(duì)坯料規(guī)格要嚴(yán)格計(jì)算，規(guī)格太大，由于無毛邊設(shè)計(jì)，容易損壞模具；規(guī)格太小，鍛件不能充滿，坯料的直徑按原始葉片的鍛件橫截面積計(jì)算：坯料直徑A為906.4mm²，得到坯料直徑D為35mm，系數(shù)取1.03；坯料的長(zhǎng)度L按照體積不變進(jìn)行計(jì)算，L＝4V/(3.14D²)，V為65262.5mm³，得到坯料長(zhǎng)度L為72mm；

4、坯料加熱：坯料規(guī)格小于φ40mm，無需預(yù)熱，選用高溫箱式電爐加熱，保溫溫度1010±10℃，保溫時(shí)間按照(1.0～1.2)min/mm執(zhí)行，保溫35min；

5、閉式模鍛：選用電液模鍛錘進(jìn)行鍛造，每鍛件生產(chǎn)前用水基石墨潤(rùn)滑劑均勻涂抹模具型腔，將坯料放在下模模角，沿縱向壓扁至直徑的0.7～0.8倍，然后將壓扁的坯料沿軸線轉(zhuǎn)90°放入下模型腔，連續(xù)錘擊三次，保證上下模具打靠，鍛件成型；

6、清理：對(duì)鍛件進(jìn)行拋丸清理，清除鍛件表面少量氧化皮；

7、熱處理：選用高溫電爐進(jìn)行固溶熱處理，保溫溫度965±10℃，保溫60分鐘，空冷。

實(shí)施例二：

1、鍛件設(shè)計(jì)同上；

2、閉式模具設(shè)計(jì)：包括上模和下模，閉式模腔部分：上模型腔按照鍛件葉盆面設(shè)計(jì)，并凸出模具基準(zhǔn)面高度20mm；下模型腔按照鍛件葉背型面設(shè)計(jì)，并凹進(jìn)下?；鶞?zhǔn)面20mm，上模凸起高度與下模凹進(jìn)高度應(yīng)保持一致；在上模凸起和下模凹進(jìn)的側(cè)壁按照5°設(shè)計(jì)，此角度為拔模斜度；上模凸臺(tái)和下模凹槽兩側(cè)面?zhèn)缺谫N合，既可以起到控制鍛件錯(cuò)移，又可以防止毛邊產(chǎn)生形成閉式模具；上、下模型腔在長(zhǎng)度方向，按照鍛件長(zhǎng)度尺寸再加放5mm，使模腔在長(zhǎng)度方向留有一定的間隙，確保模具型腔不被撐裂；

3、坯料計(jì)算：由于此方法采用閉式模鍛，因此對(duì)坯料規(guī)格要嚴(yán)格計(jì)算，規(guī)格太大，由于無毛邊設(shè)計(jì)，容易損壞模具；規(guī)格太小，鍛件不能充滿，坯料的直徑按原始葉片的鍛件橫截面積計(jì)算：

坯料直徑A為1028.2mm²，得到坯料直徑D為38mm，系數(shù)取1.05；

坯料的長(zhǎng)度L按照體積不變進(jìn)行計(jì)算，L＝4V/(3.14D²)，V為77111.6mm³，得到坯料長(zhǎng)度L為75mm；

4、坯料加熱：坯料規(guī)格小于φ40mm，無需預(yù)熱，選用高溫箱式電爐加熱，保溫溫度1010±10℃，保溫時(shí)間按照(1.0～1.2)min/mm執(zhí)行，保溫46min；

5、閉式模鍛：選用電液模鍛錘進(jìn)行鍛造。每鍛件生產(chǎn)前用水基石墨潤(rùn)滑劑均勻涂抹模具型腔，將坯料放在下模模角，沿縱向壓扁至直徑的0.7～0.8倍，然后將壓扁的坯料沿軸線轉(zhuǎn)90°放入下模型腔，連續(xù)錘擊三次，保證上下模具打靠，鍛件成型；

6、清理：對(duì)鍛件進(jìn)行拋丸清理，清除鍛件表面少量氧化皮；

7、熱處理：選用高溫電爐進(jìn)行固溶熱處理，保溫溫度965±10℃，保溫60分鐘，空冷。

本發(fā)明只采用了一套鍛造模具就能夠完成鍛造，成本較低，簡(jiǎn)化了工藝流程，且保證了零件性能，特別適于小批次、短制造周期的作業(yè)場(chǎng)景。本發(fā)明得到的GH4169靜子葉片變形一致，葉片鍛件榫頭和葉身晶粒度可均勻達(dá)到10級(jí)，δ(Ni3Nb)相應(yīng)為顆粒狀，鍛件生產(chǎn)周期縮短3倍，只需要一套鍛模，大大節(jié)約了制造成本。