[发明专利]一种高温合金精锻叶片的模锻方法

说明书

本发明涉及一种高温合金精锻叶片的锻造方法，其特征在于，所示锻造方法包括挤压、镦头、预锻、终锻模具的制备，确定下料尺寸、挤杆件尺寸、镦头件尺寸即预锻所需荒形的规格和尺寸，预成型模锻欠压量的控制，锻至终锻所需的荒坯的尺寸，终锻的整个过程。本发明的有益效果是：通过挤压、镦头制坯，可提升荒形尺寸及内部组织的稳定性，并提高材料利用率；预锻为终锻均匀分配变形量，避免了高温合金精锻叶片锻件的最终锻件因变形量不均匀而造成的组织不均匀、残余应力不均。提高了精锻叶片锻件综合性能和疲劳寿命，能够生产出流线沿锻件外形分布，组织均匀、综合性能优异的精锻叶片锻件，减少了叶片的机械加工余量和贵重高温合金材料的浪费。

技术领域

本发明涉及高温合金精锻叶片锻造成型技术领域，特别是涉及了镍基变形高温合金精锻叶片的模具设计及模锻成形方法。

背景技术

叶片精锻成形技术在当代航空零部件加工领域占据着重要地位，具有显著的经济效益，可以预言，在未来的生产实践当中，叶片精锻成形技术将会获得更加广泛的应用。随着设备、工艺和技术的不断发展和完善，采用精锻成形的叶片质量会不断提高。目前，世界各国普遍采用精锻成形的方法加工叶片，采用精锻工艺制造的叶片，加工成成品后，叶身流线不受加工影响，流线的完整性比较好，同时，变形量分配均匀，可以获得均匀的晶粒，零件的整体机械性能良好。同普通的叶片锻造加工工艺相比，采用精锻加工成形的叶片，流线沿锻件外形分布，材料利用率高，减少了贵重高温合金材料的浪费，锻件型面加工余量小或零余量，有效降低了叶片的机械加工成本。高温合金精锻叶片成形过程复杂，同普通模锻相比，精锻叶片实现了叶身内、背弧，榫头和叶尖内缘板零余量或小余量的叶片锻件的模锻成形，它需要采用更高精度的锻造设备、最佳的锻造工艺及锻造参数，并选择最优的变形工艺参数，以获得最优的机械性能及内部组织。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：1)模具设计及使用寿命；2)精锻叶片的成形；3)避免高温合金精锻叶片锻件，因较多火次预锻、变形量不均匀导致的最终锻件组织不均匀、残余应力不均。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：挤压+镦头+预锻+终锻的锻造方法，具体内容如下：

一种高温合金精锻叶片的锻造方法，包括挤压、镦头、预锻、终锻模具的制备，确定下料尺寸、挤杆件尺寸、镦头件尺寸(预锻所需荒形的规格和尺寸)，预成型模锻欠压量的控制，锻至终锻所需的荒坯的尺寸，终锻的整个过程。

1.制备终锻模具，终锻模具的型腔与锻件外形相应，由上模和下模组成，分模面位于叶片横截面的中心线处，此类分模属于曲面分模，模具外形尺寸根据设备模座型腔大小及锻件最大轮廓尺寸，选取180×120×120mm。

2.根据高温合金精锻涡轮叶片锻件的结构特点确定预锻所需的荒形形状，如附图1、附图2。在挤压成形时，挤压前棒料的横截面积用Ft表示，与挤压后杆部的横截面积用∑Ft表示，Ft与∑Ft的比值，称为挤压比，用Ψ表示：∑Ft的数值由精锻涡轮叶片锻件的叶身最大横截面积乘以系数1.15可得，选取合适的挤压比4，可计算出挤压前棒料的横截面积Ft，进而计算可得所需棒料的直径规格，等体积转换，可得所需棒料的长度规格。

3.制备预锻模具，预锻模具由上模和下模组成，分模面位于叶片横截面的中心线处。预锻模具的下模设有一个Φ10×10mm定位销安装凹槽，用于安装定位销，与其对应的预锻模具的上模部位机加出Φ16×10mm的凹槽，以免定位销干涉锻造合模。型腔圆角设计比对应终锻模具圆角加大1.5～3mm，叶身型腔设计原则：为终锻均匀分配变形量，模具外形尺寸同终锻模具；

4.制备镦头模具，阴模型腔尺寸按预锻所需荒形头部尺寸的长、宽各+1mm设计，冲头与阴模间隙取自冲头，单边0.1～0.3mm。

5.制备挤压模具，阴模型腔尺寸按所选棒料直径尺寸+1mm设计，冲头与阴模间隙取自冲头，单边0.1～0.3mm。