[发明专利]一种变截面钛合金框类锻件模锻加工方法

说明书

本发明公开了一种变截面钛合金框类锻件模锻加工方法，该变截面钛合金框类锻件为近圆形的框型结构，所述模锻加工方法是在制坯模和/或预锻模的下模模腔内设置对应于设计锻件在模锻加工过程中所存在的难成形部位的内凹结构分流腔，制坯模和/或预锻模上的分流腔用作对应的制坯件和/或预锻件在模锻加工过程中由等截面、等半径向变截面、变半径扩框成形时的分料。本发明能够有效调节制坯件和/或预锻件在成形过程中的金属材料流动速度和方向，使设计锻件上的难成形部位与易成形部位趋于同时、高质量成形，起到降低成形压力、避免锻造中的金属材料在难成部位形成汇流而导致折叠等缺陷发生的作用，保障设计锻件的难成形部位高效率、高质量成形。

技术领域

本发明属于模锻工艺技术，具体是一种大型近圆形的非规则变截面钛合金框类(即框型结构)锻件的模锻加工方法。

背景技术

大型近圆形的非规则变截面钛合金框类锻件是航空器(飞机)上的重要承力构件，例如作为大型筋板件的隔框、壁板等，其锻造工艺及成形质量一直是行业关注的技术焦点。

此类锻件的锻造成形一般是按照“制坯+预锻+终锻”的工艺过程模锻实现的。在现有的模锻加工技术中，制坯工序段和/或预锻工序段对对应的制坯件和/或预锻件的锻造加工仅是通过传统的常规模腔进行扩框而实现的。

然而，此类锻件的成形过程是将等截面、等半径的镦饼通过各工序段的锻造加工以形成变截面、变半径扩展的、非规则的近圆形框型结构，在等截面、等半径镦饼向变截面、变半径的扩框成形-即制坯件(等截面、等半径的镦饼经锻造转换为变截面、变半径的制坯件)、预锻件(等截面、等半径的镦饼经锻造转换为变截面、变半径的制坯件，再由变截面、变半径的制坯件经锻造转换为更大扩框结构变化的预锻件)等成形过程中，镦饼存在着沿圆周的截面结构变化、以及近圆形框与等半径镦饼之间的半径距离长短变化，从而在模锻加工过程必然存在相对的易成形部位和难成形部位。现有的模锻加工技术加工下的制坯件和/或预锻件分料不均，导致厚大部位和离中心较远部位(即锻件上的难成形部位)的成形不足，给后工序段的加工带来一系列技术难题，包括后工序段的定位不准、折叠、过程控制一致性差等诸多技术问题，加工技术难度增大，效率降低，质量不易保证。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述大型近圆形的变截面钛合金框类锻件的特殊性和现有模锻加工技术的不足，提供一种在模锻加工过程中能够有效地由等截面、等半径向变截面、变半径扩框成形时相对均匀分料，保障难成形部位高效、高质量成形的变截面钛合金框类锻件模锻加工方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案实现：一种变截面钛合金框类锻件模锻加工方法，所述变截面钛合金框类锻件为近圆形的框型结构，所述模锻加工方法是在制坯模和/或预锻模的下模模腔内设置对应于设计锻件在模锻加工过程中所存在的难成形部位的内凹结构分流腔，所述制坯模和/或所述预锻模上的分流腔用作对应的制坯件和/或预锻件在模锻加工过程中由等截面、等半径向变截面、变半径扩框成形时的分料。

作为优选方案之一，所述制坯模的下模模腔内的分流腔与所述预锻模的下模模腔内的分流腔保持相同位置。

作为优选方案之一，所述制坯模的下模模腔内的分流腔处在放置于所述下模模腔内的镦饼边缘处，所述制坯模的下模模腔内的分流腔体积大于预锻件上的等弧度难成形部位相对于等弧度易成形部位多出的体积，满足如下关系式：

V_分流腔：(V_难成形区-V_易成形区)＝1.1～1.3；

式中，V_分流腔为制坯模的下模模腔内的分流腔的体积；

V_难成形区为预锻件上的等弧度难成形部位的体积；

V_易成形区为预锻件上的等弧度易成形部位的体积。