[发明专利]一种钛合金模锻模具

说明书

本发明公开了一种钛合金模锻模具，其包括模具钢和模锻材料，所述模锻材料位于模具钢上表面，所述模锻材料所述模锻材料按照单元体的形式进行排列，所述单元体包括Ⅰ型单元体、Ⅱ型单元体和Ⅲ型单元体。本发明在有着较低成本的优点下，有着提高强度和使用寿命的效果。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，具体涉及到一种钛合金模锻模具。

背景技术

钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。目前，军工和一些民用产品的核心部件也采用钛合金来制造。

目前钛合金零部件的主要成型方式是模锻成型，对于不同的尺寸，采取不同的温度进行锻造，所得到的锻件表面光滑与尺寸精确，而且相比其他几种加工方式而言，加工成本低，步骤简单。不同的锻造方法和锻造条件会使锻件获得不同的组织状态和力学性能，组织状态和温度条件对钛合金的变形行为有直接影响，可以根据所需要的的性能，采取不同的加工方式。

目前钛合金中常见的锻造缺陷主要有组织过热及不均、空洞、裂纹等,这些缺陷一般在钛合金产品显微组织检查或超声波检测中很易发现,主要是在钛合金产品锻造过程中工艺参数控制不当形成的,所以在锻造过程中需依据不同特性的钛合金材料选择合适的变形速率、加热锻造温度、道次变形量及锻后冷却速度。

在钛合金的过程中，模具需要承受巨大的冲击压力。模腔表面形状复杂，深浅不一，使得各模腔表面受力不均匀。当炽热的金属进入型腔后，型腔表面快速升温相当于进行了回火处理，流动的坯料对模腔产生冲刷、挤压和摩擦，使模具软化同时加剧磨损。特别是钛合金具有良好的延展性，在模具中成型，钛合金与模具表面经常会出现类似“口香糖”的粘黏效应。在这个过程中不仅破坏了模具的表面粗糙度，导致锻件产生偏差，还会导致模具表面出现沟痕。此外在反复的锻造过程中模具要承受循环的热应力和磨损，使模具出现热裂纹和压塌等塑性变形。这些缺陷降低模具的质量，减少模具使用寿命导致模具失效而报废，造成极大的资源浪费。

由于钛合金非常昂贵且机加工性能非常差，因此模锻成型的钛合金部件是没有机加工的，一次模锻成型。这就对模具提出了非常高的使用要求，从而也使模具的使用成本极大的提高，生产普通锻件1000模次的模锻模具，生产钛合金部件仅能使用100次左右，表面出现轻微的损伤及判断失效。如果能使用一种方法针对钛合金模锻模具，降低其对模具表面的粘蚀磨损效应，进行预处理则可以大大提高其性能和使用寿命，节约大量资源和生产成本。对此通过对自然界的观察知晓，土壤动物蝼蛄、蜣螂，以及穿山甲、马陆等长期在土壤中穿行，体表却不受损伤。经研究发现，承受挤压和摩擦较严重的体表都存在非光滑形态。所以采用激光熔凝的方法，在模具的工作表面加工出耦合仿生非光滑模型，来应对生产过程中产生的疲劳和磨损。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种钛合金模锻模具。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种钛合金模锻模具，其包括模具钢和模锻材料，所述模锻材料位于模具钢上表面，所述模锻材料所述模锻材料按照单元体的形式进行排列，所述单元体包括Ⅰ型单元体、Ⅱ型单元体和Ⅲ型单元体。

作为本发明所述钛合金模锻模具的一种优选方案，其中：模具钢为H13热作模具钢。

作为本发明所述钛合金模锻模具的一种优选方案，其中：模锻材料为TC4。

作为本发明所述钛合金模锻模具的一种优选方案，其中：单元体包括正向鳞状和逆向鳞状结构。