[发明专利]TC17钛合金空心轴颈锻件近等温锻造成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近等温锻造成形方法，特别是涉及了TC17钛合金空心轴颈锻件近等温锻造成形方法。

背景技术

TC17钛合金空心轴颈锻件为空心薄壁异形件，形状上端是一个大喇叭口，下端带有一个圆柱筒体，喇叭口处壁薄，而直径较大，筒体壁厚较薄。由于该锻件为飞机发动机关键转动件，工作条件十分恶劣，要求锻件具有较高的强度、断裂韧性以及较好的低周疲劳性能等，采用普通模锻和自由锻很难满足这些性能要求。目前该类锻件主要采用棒坯闭式模锻成形，再通过机加掏孔的方式生产，但该方法一方面在模锻时，会出现变形不均匀、杆部变形量小，导致锻件杆部组织不理想，杆部原始β晶界上出现完整、粗大、平直连续的晶界α相；另一方面机加掏孔会切断锻件的锻造流线，从而影响锻件质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用环形坯料近等温锻造挤压成形方法，挤压成形过程中，模具型腔中间变化台阶处起到挤压模作用，而上端最大外径型腔起到挤压筒的作用，极大地改善了空心轴颈锻件杆部的变形，坯料变形量大，有利于获得细小均匀的锻态组织。

为解决上述技术问题，本发明所述TC17钛合金空心轴颈锻件近等温锻造成形方法，其技术方案包括以下步骤：

把按规格下料的TC17钛合金棒材在锻造加热炉内加热，先将棒材加热到相变点以下40℃保温，保温时间按0.3min/mm～0.5min/mm计算；再升温至相变点以上30℃保温，保温时间按0.4min/mm～0.6min/mm计算；保温后，对棒材进行镦粗、冲孔、预轧以及内径上部和外径下部倒角后得到矩形环坯；

把矩形环坯置入成形模具中，驱动上模具以v₁＝1.5mm/s～2mm/s的下压速度进行挤压，当上模具与下模具闭合时，将下压速度降低至v₂＝(0.3～0.5)v₁，对中间坯进行挤压，直到成形完全，获得TC17钛合金空心轴颈锻件。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明所述TC17钛合金空心轴颈锻件近等温锻造成形方法，提高了锻件成形时的变形量，使原始晶粒充分破碎，获得细小均匀组织；下压速度先采用v₁＝1.5mm/s～2mm/s，当上模具与下模具闭合时，将下压速度降低至v₂＝(0.3～0.5)v₁，既防止了温升现象产生，同时也能合理分配坯料在β相区和(α+β)相区的变形量，锻造时70％左右变形量落在β区间、30％左右变形量落在(α+β)相区间时能获得最佳匹配的组织性能。当坯料温度经过相变点时，重新析出的α相能够在两相区获得一定的变形，晶粒得到破碎，避免α晶界的形成；提高锻后降温均匀性可以有效避免晶界α相析出的同时有利于提高锻件组织的均匀性，得到锻件截面状态一致高的理想网篮组织。而且在矩形环坯的内径上部与外径下部进行倒角，使矩形环坯能够与成形模具能够更好的贴合。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是矩形环坯的结构示意图。

图2是矩形环坯装模示意图。

图3是上模具与下模具闭合示意图。

图4是锻件成形示意图。

图5是空心轴颈锻件结构示意图。

具体实施方式

实施本发明所述的TC17钛合金空心轴颈锻件近等温锻造成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手等设备。其具体实施方式：

该TC17合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Al量4.5％～5.5％、含Sn量1.6％～2.4％、含Zr量1.6％～2.4％、含Mo量3.5％～4.5％、含Cr量3.5％～4.5％、含Fe量0.30％、含C量0.05％、含N量0.05％、含H量0.0125％、含O量0.08％～0.13％、余量为Ti。

本方法的步骤如下：

把按规格下料的TC17钛合金棒材在锻造加热炉内加热，先将棒材加热到相变点以下40℃保温，保温时间按0.3min/mm～0.5min/mm计算；再升温至相变点以上30℃保温，保温时间按0.4min/mm～0.6min/mm计算；保温后，对棒材进行镦粗、冲孔、预轧、倒角后得到矩形环坯3，如图1所示；

如图2所示，把矩形环坯3置入成形模具中，驱动上模具1以v₁＝1.5mm/s～2mm/s的下压速度进行挤压，当上模具1与下模具2闭合时，如图3所示，将下压速度降低至v₂＝(0.3～0.5)v₁，对中间坯4进行挤压，直到成形完全，如图4所示，获得TC17钛合金空心轴颈锻件5，如图5所示。