[发明专利]减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法

说明书

本发明公开了一种减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法，具体是采用制坯工装进行镦头，制坯工装包括镦头模和约束模，镦头模中设置有成型叶身和一部分叶根的型腔，约束模设置于型腔的端部，约束模中设置有变截面腔，用于对坯料剩余部分叶根形状进行外廓形状约束，使坯料的叶根同锻件叶根的截面积变化趋势相同，再对坯料叶身拔长，完成制坯。或者，对下料体积进行控制，使镦头模的型腔达到自然未充满状态，根据镦头成型规律，叶根镦粗部位自然形成变截面，与锻件叶根截面积变化趋势相近或相同，再对坯料叶身拔长，完成制坯。上述坯料设计方法可得到叶根变截面坯料，有效改善了模锻时叶根飞边开裂的情况，提高了锻件合格率。

技术领域

本发明涉及叶片锻件制造技术领域，尤其涉及一种减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法。

背景技术

燃气轮机涡轮叶片多为枞树型叶根形状，叶片形状如图1所示，此类锻件的叶根为变截面，即叶片叶根底部截面积比叶根靠近叶身的截面积小，锻件形状如图2所示。

叶片锻件制造时，一般采用制坯加模锻的方式制造成型，制坯设计通常采用镦头方法进行叶根聚料，再对叶身拔长，如图3所示，对应镦头工装如图4所示。目前汽轮机涡轮叶片锻件通常为不锈钢叶片，面对枞树型叶根锻件镦头设计时，镦头后坯料通常设计为等直径，因不锈钢材料具有良好的塑形变形能力，用此形状的坯料进行后续模锻时不会出现叶根飞边尖角开裂现象。

然而，燃气轮机涡轮叶片为了适应燃烧室的高温工作环境，通常采用高温合金材料进行制造。对于高温合金锻件，若镦头后坯料仍按照不锈钢叶片设计为等直径，则因高温合金对变形温度及变形程度等比较敏感，在模锻成型过程中，叶根尖角容易发生开裂，且开裂容易延伸至锻件本体，进而造成锻件打磨排伤增加，甚至锻件报废。

因此，面对不同的锻件材质，需要改变坯料设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法，使得在模锻过程中减少模锻件的叶根开裂情况，降低因开裂导致打磨排伤成本，且避免因开裂严重导致锻件报废，提高锻件合格率。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法，具体是采用制坯工装进行镦头，制坯工装包括镦头模和约束模，镦头模中设置有成型叶身和一部分叶根的型腔，约束模设置于型腔的端部，约束模中设置有变截面腔，用于对坯料剩余部分叶根形状进行外廓形状约束，使坯料的叶根同锻件叶根的截面积变化趋势相同，再对坯料叶身拔长，完成制坯。

特别地，下料体积等于型腔体积与变截面腔体积之和。

特别地，镦头模的端部设置有安装腔，约束模装嵌入安装腔中，使变截面腔与型腔对准衔接。

或者，一种减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法，具体是对下料体积进行控制，使镦头模的型腔达到自然未充满状态，根据镦头成型规律，叶根镦粗部位自然形成变截面，与锻件叶根截面积变化趋势相近或相同，再对坯料叶身拔长，完成制坯。

特别地，按镦头模型腔体积的0.8～1进行下料。

综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述的减少高温合金涡轮叶片锻件飞边开裂的坯料设计方法根据高温合金涡轮叶片枞树型叶根锻件成型要求，对现有镦头模增加了叶根约束模或者控制下料体积，从而得到叶根变截面坯料，有效改善了模锻时叶根飞边开裂的情况，提高了锻件合格率。

附图说明

图1是本发明提供的燃气轮机高温合金涡轮叶片枞树型叶根叶片的示意图；

图2是本发明提供的燃气轮机高温合金涡轮叶片枞树型叶根锻件的示意图；

图3是本发明提供的现有坯料设计方法的示意图；

图4是本发明提供的现有镦头模的结构示意图；