CN106391958A - Tc4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锻件组织性能水平较高的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法。该制造方法，包括对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理，扩直孔后接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形。本发明在对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理后不进行环扎成形而是接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形，可以有效避免锻件产生较大的组织不均匀性；而且模锻压制力较大，所以其晶粒细化程度较高，能够使原始大晶粒破碎彻底，可以使得最后制造出的TC4大型钛合金斜筒类模锻件组织性能和超声波探伤水平较高。适合在合金锻造技术领域推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及合金锻造技术领域，尤其是一种TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法。
背景技术
TC4钛合金的名义成分是Ti-6Al-4V，是中等强度α+β型钛合金，退火组织为α+β相。TC4是目前使用最广泛的合金，具有优异的综合性能和热加工性能，能进行固溶产生时效强化，但淬透截面一般不超过25mm，主要用于制造发动机的风扇、压气机盘及叶片，以及飞机结构件中的梁、接头、隔框等主要承力构件。
TC4钛合金增压级鼓筒模锻件是发动机所需的重要部件，该类锻件形状属于大型斜筒类锻件，内外径尺寸大，深型腔薄壁，成形困难，需要的锻造打击力较大，并且组织性能要求高。目前，对于发动机用增压级鼓筒锻件的制造方法一般采用环扎的方法，该方法生产鼓筒锻件主要的步骤：镦饼→冲孔→扩孔→环轧成形。由于环轧过程是坯料局部变形的过程，该过程产生了较大的组织不均匀性；并且环轧变形量较小，且为咬入变形(即为局部变形)，轧制力较模锻压制力小很多，所以其晶粒细化程度不够，原始大晶粒破碎不够彻底。所以，环轧生产发动机用鼓筒类锻件组织性能和超声波探伤水平较低，无法达到相关的技术标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锻件组织性能水平较高的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，包括对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理，扩直孔后接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形。
进一步的是，在多火次模锻成形的过程中，变形温度控制在β-40℃～β-20℃之间。
进一步的是，在多火次模锻成形的过程中，每火变形量为5％～80％。
进一步的是，在多火次模锻成形的过程中，每火变形量为10％。
进一步的是，在多火次模锻成形的过程中，每火变形后采用空冷的方式对锻件进行冷却。
本发明的有益效果是：本发明在对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理后不进行环扎成形而是接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形，可以有效避免锻件产生较大的组织不均匀性；而且模锻压制力较大，所以其晶粒细化程度较高，能够使原始大晶粒破碎彻底，可以使得最后制造出的TC4大型钛合金斜筒类模锻件组织性能和超声波探伤水平较高。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
该TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，包括对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理，扩直孔后接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形。本发明在对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理后不进行环扎成形而是接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形，可以有效避免锻件产生较大的组织不均匀性；而且模锻压制力较大，所以其晶粒细化程度较高，能够使原始大晶粒破碎彻底，可以使得最后制造出的TC4大型钛合金斜筒类模锻件组织性能和超声波探伤水平较高。
根据相关资料指出，TC4钛合金的锻造温度为940℃～990℃，合金相变点在1000℃左右，β为合金的相变点，在多火次模锻成形的过程中，加热时炉温波动控制±5℃以内，模具工装预热温度300～350℃，加热时间为100～250分钟。
由于变形工艺参数对TC4钛合金的微观组织影响较大，α+β区变形时得到等轴组织；相同变形量时，随温度的降低初生α相的体积分数显著增加，因此，为了得到较好的微观组织，在多火次模锻成形的过程中，变形温度控制在β-40℃～β-20℃之间。
在相同变形温度下，随着变形量的增加，初生α相的体积分数变化不明显，略有增加，但有明显的方向性，沿与受力方向垂直的方向拉长，因此，在多火次模锻成形的过程中，每火变形量可以为5％～80％，但是，考虑到初生α相得方向性变化，每火变形量不宜过大，因此，在多火次模锻成形的过程中，每火变形量优选为10％。
另外，为了使最后得到的锻件性能更好，在多火次模锻成形的过程中，每火变形后采用空冷的方式对锻件进行冷却。
下表为采用本发明所述的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法制成的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的性能参数：
表1 室温力学性能
表2 室温低循环疲劳
从表1、表2中可以很明显的看出，采用本发明TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法制造出的TC4大型钛合金斜筒类模锻件其力学性能以及循环寿命均高于技术标准，可以满足相关的技术要求。
Claims (5)
1.TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，包括对TC4钛合金大规格棒材依次进行镦饼、冲直孔、扩直孔处理，其特征在于：扩直孔后接着进行扩斜孔完成荒坯成型制造，最后对荒坯进行多火次模锻成形。
2.如权利要求1所述的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，其特征在于：在多火次模锻成形的过程中，变形温度控制在β-40℃～β-20℃之间。
3.如权利要求2所述的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，其特征在于：在多火次模锻成形的过程中，每火变形量为5％～80％。
4.如权利要求3所述的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，其特征在于：在多火次模锻成形的过程中，每火变形量为10％。
5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的TC4大型钛合金斜筒类模锻件的制造方法，其特征在于：在多火次模锻成形的过程中，每火变形后采用空冷的方式对锻件进行冷却。
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