間以及高溫合金棒料與餅坯的厚度垂直尺寸差確定該階段的鐓餅處理速度，最后根據(jù)該處理時間和壓制過程中高溫合金棒料內(nèi)部溫度的升高情況確定相關(guān)鍛造工藝參數(shù)，該階段的處理時間一般參照本行業(yè)內(nèi)通用的處理時間來設(shè)定。
[0026]鐓餅處理開始前，需對鐓餅所用的模具進行預(yù)熱，同時棒料兩端面應(yīng)墊上撒有石墨粉的保溫石棉。鐓餅處理結(jié)束后，將餅坯上的包套散開，使餅坯在空氣中自然冷卻。
[0027]304、確定需要在餅坯上機加的內(nèi)孔的直徑；
該步驟中，通過事先分析準(zhǔn)備制造的高溫合金盤類模鍛件終鍛完成后充填是否完整、應(yīng)變場分布是否均勻以及終鍛載荷是否在液壓機的最大載荷范圍內(nèi)等因素，確定需要在餅坯上機加的內(nèi)孔的直徑。
[0028]305、在餅坯上按照內(nèi)孔的直徑機加內(nèi)孔，制備荒坯；
該步驟中，按照上述確定的內(nèi)孔的直徑，在餅坯上機加該內(nèi)孔，制備荒坯。對餅坯進行機加內(nèi)孔處理，可以增加高溫合金金屬的徑向流動，保證最終模鍛件各區(qū)域有充分的變形量，有利于降低荒坯模鍛時的變形抗力。
[0029]306、將荒坯進行復(fù)合包套處理后加熱，制備加熱到溫的荒坯；
該步驟中，在加熱前先對荒坯進行復(fù)合包套處理，然后使用爐溫均勻性為±5°C的高溫電爐對該荒坯進行加熱，當(dāng)爐溫達到預(yù)設(shè)溫度時保溫一段時間，從而將該荒坯加熱到預(yù)期溫度，然后將該加熱到溫的荒坯快速移出電阻爐，確?；呐鞯霓D(zhuǎn)移時間< 30S。整個加熱過程中，升溫階段需保證在兩小時以上，確保荒坯充分熱透并達到預(yù)期溫度，該預(yù)期溫度一般參考行業(yè)內(nèi)通用的溫度即可。加熱前對荒坯進行復(fù)合包套處理，可減少荒坯在轉(zhuǎn)移過程中的熱損耗，有利于提高后續(xù)鍛造處理時的處理溫度，降低荒坯鍛造時的變形抗力。
[0030]307、將加熱到溫的荒坯置于鍛造模具中進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件。
[0031]該步驟中，將加熱到溫的荒坯置于鍛造模具中，并采用模鍛液壓機對該荒坯進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件。一般地，此處的處理溫度同樣依據(jù)準(zhǔn)備制造的高溫合金盤類模鍛件的投影面積及本行業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)確定。采用分階段變速度鍛造處理方式，可以進一步降低坯料鍛造時的變形抗力。該分階段變速度鍛造處理包括空程階段、壓制階段和壓靠階段，空程階段中設(shè)置的鍛造處理速度用于減少荒坯表面的熱損失從而提高荒坯的初始處理溫度，壓制階段中設(shè)置的鍛造處理速度用于確?；呐鞯膬?nèi)部升溫較小并確保合理的處理時間，壓靠階段中設(shè)置的鍛造處理速度用于減小荒坯的最終處理載荷并確保合理的處理時間，所述空程階段的鍛造處理速度大于所述壓制階段的鍛造處理速度，所述壓制階段的鍛造處理速度大于所述壓靠階段的鍛造處理速度。
[0032]具體地，空程階段是指模鍛液壓機控制上模從高處下落直至接觸荒坯前的過程，此階段設(shè)置的鍛造處理速度一般為模鍛液壓機能達到的最快處理速度，盡可能減少該階段的時間，以減少荒坯表面的熱損失，從而提高荒坯的初始處理溫度；壓制階段是指模鍛液壓機控制上模與荒坯接觸并將荒坯壓制成接近高溫合金盤類模鍛件的荒坯的過程，一般地，接近高溫合金盤類模鍛件的荒坯的厚度垂直尺寸比高溫合金盤類模鍛件的厚度垂直尺寸多15~20mm，壓制過程中荒坯內(nèi)部溫度會升高，此階段設(shè)置的鍛造處理速度應(yīng)確?；呐鞯膬?nèi)部升溫較小，還要確保該階段的處理時間較合理，并最終根據(jù)該處理時間以及荒坯與接近高溫合金盤類模鍛件的荒坯的厚度垂直尺寸差確定該階段的鍛造處理速度，該階段的處理時間一般參考行業(yè)內(nèi)通用的處理時間來設(shè)定；壓靠階段是指模鍛液壓機控制上模將接近高溫合金盤類模鍛件的荒坯進一步壓制成高溫合金盤類模鍛件的過程，該過程中鍛造時的變形抗力較大，需要的鍛造力較高，此階段設(shè)置的鍛造處理速度應(yīng)考慮減小荒坯的最終處理載荷，也要確保該階段的處理時間較合理，并根據(jù)該處理時間以及接近高溫合金盤類模鍛件的荒坯與高溫合金盤類模鍛件的厚度垂直尺寸差確定該階段的鍛造處理速度，最后根據(jù)該處理時間和荒坯的初始處理溫度確定相關(guān)鍛造工藝參數(shù)，該階段的處理時間一般參考行業(yè)內(nèi)通用的處理時間來設(shè)定。此外，這兩個階段的處理時間一般還要參考高溫合金盤類模鍛件的制作材料以及由該模鍛件最終生產(chǎn)的產(chǎn)品粗加工件的結(jié)構(gòu)確定。
[0033]鍛造處理開始前，需對鍛造所用的鍛造模具進行預(yù)熱。鍛造處理時，除了控制鍛造處理速度外，還需控制高溫合金盤類模鍛件的垂直尺寸。鍛造處理結(jié)束后，將高溫合金盤類模鍛件上的包套散開，使高溫合金模盤類鍛件在空氣中自然冷卻。
[0034]本發(fā)明第三實施例提供的一種大型高溫合金盤類模鍛件的制造方法，通過對鍛造模具進行適應(yīng)性改進、復(fù)合包套和分階段變速度鐓餅和鍛造處理以及在餅坯上進行機加內(nèi)孔處理處相結(jié)合的方式，增加高溫合金金屬的徑向流動，減小鍛造時高溫合金金屬的流動阻力，保證模鍛件各區(qū)域有充分的變形量并保證模鍛件充填完整，降低了鍛造時的變形抗力，最終實現(xiàn)了在噸位較小的模鍛液壓機上生產(chǎn)大型高溫合金盤類模鍛件。
[0035]以在400MN模鍛液壓機上實現(xiàn)大型GH4698合金渦輪盤模鍛件的制造為例，由于該模鍛件最終生產(chǎn)的產(chǎn)品粗加工件的尺寸為Φ 1169X 145mm，投影面積為1.174m2，所以確定該模鍛件的最小單邊余量為8mm，模鍛件的制作材料選擇GH4698高溫合金。根據(jù)該模鍛件制備適用于該模鍛件的鍛造模具，鍛造模具的制作材料選擇5CrNiMo。根據(jù)該模鍛件的制作材料在鍛造時處理溫度下的線膨脹系數(shù)，確定模鍛件的收縮率，然后根據(jù)該收縮率最終確定鍛造模具的型腔容積為該模鍛件的100.015%，并對該鍛造模具進行增加出模斜度和增大圓角處理。
[0036]在利用高溫合金棒料制備餅坯的過程中，采用400MN模鍛液壓機對加熱到溫的高溫合金棒料進行分階段變速度鐓餅處理，制備餅坯。此處的處理溫度選用1120°C。該分階段變速度鐓餅處理包括空程階段和壓制階段，其中空程階段的鐓餅處理速度設(shè)為llOmm/s，壓制階段的鐓餅處理速度設(shè)為5mm/s。
[0037]確定需要在餅坯上機加的內(nèi)孔的直徑為200mm，在餅坯上機加該內(nèi)孔，制備荒坯。
[0038]在利用荒坯制造高溫合金盤類模鍛件的過程中，將加熱到溫的荒坯置于鍛造模具中，并采用400MN模鍛液壓機對該荒坯進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件。此處的處理溫度選用1120°C。該分階段變速度鍛造處理包括空程階段、壓制階段和壓靠階段，空程階段的鍛造處理速度設(shè)為llOmm/s，壓制階段的鍛造處理速度設(shè)為5mm/s，壓靠階段的鍛造處理速度設(shè)為lmm/s。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種大型高溫合金盤類模鍛件的制造方法，其特征在于，包括: 將高溫合金棒料進行分階段變速度鐓餅處理，制備餅坯； 將所述餅坯進行機加內(nèi)孔處理，制備荒坯； 將所述荒坯置于鍛造模具中進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述將高溫合金棒料進行分階段變速度鐓餅處理，制備餅坯之前進一步包括: 制備適用于高溫合金盤類模鍛件的鍛造模具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于，對所述鍛造模具進行增加出模斜度和增大圓角處理，以減小鍛造時高溫合金金屬的流動阻力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述將高溫合金棒料進行分階段變速度鐓餅處理，制備餅坯包括: 將所述高溫合金棒料進行復(fù)合包套處理后加熱，制備加熱到溫的高溫合金棒料； 將所述加熱到溫的高溫合金棒料進行分階段變速度鐓餅處理，制備餅坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述分階段變速度鐓餅處理包括空程階段和壓制階段，所述空程階段中設(shè)置的鐓餅處理速度用于減少所述高溫合金棒料表面的熱損失從而提高所述高溫合金棒料的初始處理溫度，所述壓制階段中設(shè)置的鐓餅處理速度用于確保所述高溫合金棒料的內(nèi)部升溫較小并確保合理的處理時間，所述空程階段的鐓餅處理速度大于所述壓制階段的鐓餅處理速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述將所述餅坯進行機加內(nèi)孔處理，制備荒坯包括: 確定需要在所述餅坯上機加的內(nèi)孔的直徑； 在所述餅坯上按照所述內(nèi)孔的直徑機加所述內(nèi)孔，制備荒坯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述將所述荒坯置于鍛造模具中進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件包括: 將所述荒坯進行復(fù)合包套處理后加熱，制備加熱到溫的荒坯； 將所述加熱到溫的荒坯置于鍛造模具中進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述分階段變速度鍛造處理包括空程階段、壓制階段和壓靠階段，所述空程階段中設(shè)置的鍛造處理速度用于減少所述荒坯表面的熱損失從而提高所述荒坯的初始處理溫度，所述壓制階段中設(shè)置的鍛造處理速度用于確保所述荒坯的內(nèi)部升溫較小并確保合理的處理時間，所述壓靠階段中設(shè)置的鍛造處理速度用于減小所述荒坯的最終處理載荷并確保合理的處理時間，所述空程階段的鍛造處理速度大于所述壓制階段的鍛造處理速度，所述壓制階段的鍛造處理速度大于所述壓靠階段的鍛造處理速度。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種大型高溫合金盤類模鍛件的制造方法，包括：將高溫合金棒料進行分階段變速度鐓餅處理，制備餅坯；將所述餅坯進行機加內(nèi)孔處理，制備荒坯；將所述荒坯置于鍛造模具中進行分階段變速度鍛造處理，制造高溫合金盤類模鍛件。本發(fā)明提供的制造方法實現(xiàn)了在噸位較小的模鍛液壓機上生產(chǎn)大型高溫合金盤類模鍛件，在保證模鍛件的力學(xué)性能、金相組織、超聲波探傷滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，縮短了大型高溫合金盤類模鍛件的加工周期，提高了貴重金屬的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】B21J5-08, B21K1-32, B21J1-02, B21J5-02
【公開號】CN104707931
【申請?zhí)枴緾N201510098695
【發(fā)明人】李輝, 陳恩亭, 朱敏玲, 張凱
【申請人】西安三角航空科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月6日