本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法。

背景技術(shù)：

高溫合金盤(pán)件或環(huán)件在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。目前對(duì)于一些盤(pán)件和環(huán)件的生產(chǎn)有采用自由鍛工藝，其工藝流程為：下料→加熱→鐓粗，或者下料→加熱鐓粗→(加熱)→沖孔→(加熱)→擴(kuò)孔。該工藝有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)就是鍛造完成之后，橫截面上的晶粒度不均勻，從而導(dǎo)致廢品的產(chǎn)生，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)分析，這種缺陷的產(chǎn)生主要是由于變形不均勻造成。普通棒料經(jīng)鐓粗之后，其橫截面按變形量大小依次可分為：易變形區(qū)、自由變形區(qū)和難變形區(qū)。其中難變形區(qū)變形量極小，幾乎沒(méi)有變形。自由變形區(qū)變形量較小，易變形區(qū)變形量最大。由于變形量小，難變形區(qū)和自由變形區(qū)的晶粒通常會(huì)比易變形區(qū)的要大。特別是自由變形區(qū)，其變形量很容易落入金屬的臨界變形區(qū)，造成晶粒的異常長(zhǎng)大，更加加大了晶粒的不均勻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法，以解決現(xiàn)有高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的鍛造工藝容易導(dǎo)致晶粒不均勻的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法，包括以下步驟：a、通過(guò)仿真模擬待加工零件的鐓粗工藝，獲取待加工零件鐓粗時(shí)的變形區(qū)域分布；b、依據(jù)變形區(qū)域內(nèi)的自由變形區(qū)分布情況，獲取特制甩子的內(nèi)腔形狀及尺寸；c、制作獲取特制甩子；d、下料加熱后通過(guò)特制甩子將坯料中部甩至規(guī)定尺寸；e、進(jìn)行后續(xù)的坯料鍛造，獲取晶粒均勻的零件產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，步驟a中，通過(guò)仿真模擬獲取特制甩子的截面形狀的滿足條件。

進(jìn)一步地，特制甩子的截面形狀滿足以下條件：

其中

k為形狀控制系數(shù)；

x、y分別為x-y坐標(biāo)系中兩坐標(biāo)軸；

a∈[0.7，0.9]；

h1為初始棒料的高度；

d1為初始棒料的直徑；

r1為初始棒料的半徑；

h2為棒料經(jīng)鐓粗后的高度；

μ為錘砧與坯料之間的摩擦系數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟d中，下料加熱具體為：按照待加工零件的規(guī)格下料，下料長(zhǎng)度為直徑的1-1.2倍，當(dāng)直徑大時(shí)取小值，直徑小時(shí)取大值；下料的坯料置于加熱爐中加熱至坯料材料的始鍛溫度。

進(jìn)一步地，坯料利用特制甩子在鍛錘或壓機(jī)上將坯料的中間部位甩至規(guī)定尺寸。

進(jìn)一步地，步驟e中，盤(pán)件零件的后續(xù)坯料鍛造包括：兩端車(chē)錐以及鐓粗。

進(jìn)一步地，盤(pán)件零件的后續(xù)坯料鍛造具體為：待到坯料冷卻后，將坯料兩端車(chē)成錐體；將處理后的坯料置于加熱爐中加熱至規(guī)定溫度；將加熱后的坯料用壓力機(jī)或鍛錘鐓粗至規(guī)定尺寸。

進(jìn)一步地，將棒料按預(yù)定尺寸下料后，放入電爐中加熱至800℃～1500℃，保溫大約50min～90min后出爐；然后利用已經(jīng)預(yù)熱至180℃～400℃的特制甩子，將坯料中部甩至規(guī)定尺寸；甩完之后待坯料冷卻，在車(chē)床上將坯料兩端車(chē)錐；車(chē)錐完成之后將坯料置于800℃～1500℃的電爐中加熱30min～100min；然后出爐將坯料高度鐓至30mm～90mm；至此，盤(pán)件生產(chǎn)結(jié)束。

進(jìn)一步地，步驟e中，環(huán)件零件的后續(xù)坯料鍛造包括：鐓粗、沖孔及擴(kuò)孔。

進(jìn)一步地，環(huán)件零件的后續(xù)坯料鍛造具體為：坯料趁熱或者回爐加溫至規(guī)定溫度，鐓粗至規(guī)定尺寸；坯料趁熱或者回爐加溫至規(guī)定溫度后，利用沖子進(jìn)行沖孔；坯料趁熱或者回爐加溫至規(guī)定溫度后，進(jìn)行擴(kuò)孔。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法，通過(guò)仿真模擬零件的鐓粗工藝，獲取零件的變形區(qū)分布情況；依據(jù)零件的自由變形區(qū)分布情況，獲取特征甩子的內(nèi)腔形狀和尺寸；在鍛造工藝前，通過(guò)將加熱后的坯料先進(jìn)行甩中部處理，消減零件的自由變形區(qū)；然后再按照正常的鍛造工藝進(jìn)行鍛造，從而得到晶粒均勻的零件產(chǎn)品。顯著提高了鍛件在橫截面上變形的均勻性，從而達(dá)到提高晶粒均勻性的目的，克服了現(xiàn)有工藝中存在的缺陷。適應(yīng)于各類盤(pán)式零件或環(huán)形零件的鍛造加工。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法的步驟流程圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特制甩子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的剖視圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的仿真模擬零件普通鐓粗時(shí)變形的分布圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法的步驟流程圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的特制甩子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的剖視圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的仿真模擬零件普通鐓粗時(shí)變形的分布圖。

如圖1和圖4所示，本實(shí)施例的提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法，包括以下步驟：a、通過(guò)仿真模擬待加工零件的鐓粗工藝，獲取待加工零件鐓粗時(shí)的變形區(qū)域分布；b、依據(jù)變形區(qū)域內(nèi)的自由變形區(qū)分布情況，獲取特制甩子的內(nèi)腔形狀及尺寸；c、制作獲取特制甩子；d、下料加熱后通過(guò)特制甩子將坯料中部甩至規(guī)定尺寸；e、進(jìn)行后續(xù)的坯料鍛造，獲取晶粒均勻的零件產(chǎn)品。本發(fā)明提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法，通過(guò)仿真模擬零件的鐓粗工藝，獲取零件的變形區(qū)分布情況；依據(jù)零件的自由變形區(qū)分布情況，獲取特征甩子的內(nèi)腔形狀和尺寸；在鍛造工藝前，通過(guò)將加熱后的坯料先進(jìn)行甩中部處理，消減零件的自由變形區(qū)；然后再按照正常的鍛造工藝進(jìn)行鍛造，從而得到晶粒均勻的零件產(chǎn)品。顯著提高了鍛件在橫截面上變形的均勻性，從而達(dá)到提高晶粒均勻性的目的，克服了現(xiàn)有工藝中存在的缺陷。適應(yīng)于各類盤(pán)式零件或環(huán)形零件的鍛造加工。

如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，步驟a中，通過(guò)仿真模擬獲取特制甩子的截面形狀的滿足條件。

如圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，特制甩子的截面形狀滿足以下條件：

其中

k為形狀控制系數(shù)；

x、y分別為x-y坐標(biāo)系中兩坐標(biāo)軸；

a∈[0.7，0.9]；

h1為初始棒料的高度；

d1為初始棒料的直徑；

r1為初始棒料的半徑；

h2為棒料經(jīng)鐓粗后的高度；

μ為錘砧與坯料之間的摩擦系數(shù)。依據(jù)零件的自由變形區(qū)分布情況，以最大消減自由變形區(qū)的外形結(jié)構(gòu)制作特制甩子。特制甩子的內(nèi)腔尺寸是依據(jù)下料零件尺寸并根據(jù)模擬仿真技術(shù)獲得。關(guān)于公式獲得的說(shuō)明：該公式是基于對(duì)不同條件下的棒料鐓粗的仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)變形場(chǎng)的形狀，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合的方式得到的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲取形狀控制系數(shù)k，從而得到特制甩子的形狀曲線，獲取特制甩子的截面形狀。

如圖1所示，本實(shí)施例中，步驟d中，下料加熱具體為：按照待加工零件的規(guī)格下料，下料長(zhǎng)度為直徑的1-1.2倍，當(dāng)直徑較大時(shí)取小值，直徑較小時(shí)取大值。其中的較大與較小是相對(duì)概念，相對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)該零件的尺寸大小靈活選用。下料的坯料置于加熱爐中加熱至坯料材料的始鍛溫度。

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例中，坯料利用特制甩子在鍛錘或壓機(jī)上將坯料的中間部位甩至規(guī)定尺寸。從而消減零件的自由變形區(qū)。

如圖1所示，本實(shí)施例中，步驟e中，盤(pán)件零件的后續(xù)坯料鍛造包括：兩端車(chē)錐以及鐓粗。消減零件自由變形區(qū)的同時(shí)消減邊緣部位的部分易變形區(qū)，從而保證鍛造加工的盤(pán)件的晶粒均勻性。

如圖1所示，本實(shí)施例中，盤(pán)件零件的后續(xù)坯料鍛造具體為：待到坯料冷卻后，將坯料兩端車(chē)成錐體；將處理后的坯料置于加熱爐中加熱至規(guī)定溫度；將加熱后的坯料用壓力機(jī)或鍛錘鐓粗至規(guī)定尺寸。

如圖1所示，本實(shí)施例中，將棒料按預(yù)定尺寸下料后，放入電爐中加熱至800℃～1500℃，保溫大約50min～90min后出爐；然后利用已經(jīng)預(yù)熱至180℃～400℃的特制甩子，將坯料中部甩至規(guī)定尺寸；甩完之后待坯料冷卻，在車(chē)床上將坯料兩端車(chē)錐；車(chē)錐完成之后將坯料置于800℃～1500℃的電爐中加熱30min～100min；然后出爐將坯料高度鐓至30mm～90mm；至此，盤(pán)件生產(chǎn)結(jié)束。

如圖1所示，本實(shí)施例中，步驟e中，環(huán)件零件的后續(xù)坯料鍛造包括：鐓粗、沖孔及擴(kuò)孔。

如圖1所示，本實(shí)施例中，環(huán)件零件的后續(xù)坯料鍛造具體為：坯料趁熱或者回爐加溫至規(guī)定溫度，鐓粗至規(guī)定尺寸；坯料趁熱或者回爐加溫至規(guī)定溫度后，利用沖子進(jìn)行沖孔；坯料趁熱或者回爐加溫至規(guī)定溫度后，進(jìn)行擴(kuò)孔。

實(shí)施時(shí)，提供一種提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件晶粒均勻性的鍛造方法，鍛造盤(pán)件零件，其技術(shù)方案包括以下步驟：

1.按規(guī)格下料的坯料置于加熱爐中加熱至該種材料的始鍛溫度。

2.對(duì)步驟1所述的坯料，利用特制的甩子在鍛錘或壓機(jī)上將坯料的中間部位甩至規(guī)定尺寸。

3.步驟2所述之特制甩子，其截面形狀需滿足以下條件(圖形見(jiàn)圖2和圖3)：

其中

k為形狀控制系數(shù)；

x、y分別為x-y坐標(biāo)系中兩坐標(biāo)軸；

a∈[0.7，0.9]；

h1為初始棒料的高度；

d1為初始棒料的直徑；

r1為初始棒料的半徑；

h2為棒料經(jīng)鐓粗后的高度；

μ為錘砧與坯料之間的摩擦系數(shù)。

4.待步驟2所述之坯料冷卻之后，將坯料兩端車(chē)成椎體。

5.將步驟4處理后的坯料置于加熱爐中加熱至規(guī)定的溫度。

6.將經(jīng)步驟5處理后的坯料用壓力機(jī)或者鍛錘鐓粗至規(guī)定尺寸。

至此高溫合金盤(pán)件的鍛造工藝完畢。

提供一種提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件晶粒均勻性的鍛造方法，生產(chǎn)高溫合金環(huán)件，按以下步驟進(jìn)行：

1.按規(guī)格下料的坯料置于加熱爐中加熱至該種材料的始鍛溫度。

2.對(duì)步驟1所述的坯料，利用特制的甩子在鍛錘或壓機(jī)上將坯料的中間部位甩至規(guī)定尺寸。

3.步驟2所述之特制甩子，其截面形狀需滿足以下條件(圖形見(jiàn)圖2和圖3)：

其中

k為形狀控制系數(shù)；

x、y分別為x-y坐標(biāo)系中兩坐標(biāo)軸；

a∈[0.7，0.9]；

h1為初始棒料的高度；

d1為初始棒料的直徑；

r1為初始棒料的半徑；

h2為棒料經(jīng)鐓粗后的高度；

μ為錘砧與坯料之間的摩擦系數(shù)。

4.將經(jīng)步驟2處理后的坯料趁熱或者回爐加熱至規(guī)定溫度鐓粗至規(guī)定尺寸。

5.將經(jīng)步驟4處理后的坯料趁熱或者回爐加熱至規(guī)定溫度后，利用沖子進(jìn)行沖孔。

6.將經(jīng)步驟5處理后的坯料趁熱或者回爐加熱至規(guī)定溫度后，進(jìn)行擴(kuò)孔。

本發(fā)明提高高溫合金盤(pán)件或環(huán)件的晶粒均勻度的鍛造方法，顯著提高了鍛件在橫截面上變形的均勻性，從而達(dá)到提高晶粒均勻性的目的。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有工藝，具有明顯的技術(shù)效果，克服了現(xiàn)有工藝中存在的缺陷。

下面結(jié)合前述工藝流程圖闡述gh2132盤(pán)件的生產(chǎn)工藝流程，具體為：將棒料按φ200mm×220mm下料后，放入電爐中加熱至1170℃，保溫大約75min后出爐。然后利用已經(jīng)預(yù)熱至250-300℃的特制甩子，將棒料中部甩至規(guī)定尺寸。甩完之后待坯料冷卻，在車(chē)床上將坯料兩端車(chē)錐，車(chē)錐后坯料尺寸如圖4所示。車(chē)錐完成之后將坯料置于1170℃的電爐中加熱約60min，然后出爐將坯料高度鐓至60mm。至此，gh2132盤(pán)件生產(chǎn)結(jié)束。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。