[发明专利]一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法

说明书

本发明属于航空产品塑性成形领域，具体涉及一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法。包括上模套(1)、上模B(2)、上模A(3)、上模垫块(4)、下模套(5)、下模B(6)、下模A(7)、下模垫块(8)、顶出杆(9)、销棒(10)，本发明提出的盘类模锻件径向分步锻造模具，在不增加模具数量的前提下实现了模具型腔径向尺寸的变换，显著降低了锻件生产的投入成本。在此基础上提出的一种大尺寸钛合金盘类模锻件的成形方法，在不降低锻件尺寸精度的情况下，实现锻造吨位降至整体锻造的40％～60％，实现大尺寸钛合金盘类模锻件成形的目的。

技术领域

本发明属于航空产品塑性成形领域，具体涉及一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具及成形方法。

背景技术

钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、使用温度范围宽等诸多优点，是航空、航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材，应用范围不断扩展。其中，钛合金盘锻件多用于发动机、燃气机、直升机旋翼等零件，锻件尺寸主要集中在Φ200mm～Φ900mm，高速旋转情况下零件径向、弦向承受高频载荷影响，对锻件组织、性能有较高要求。近年来，随着飞行器性能、结构刚性要求的不断提高，其结构件也越来越呈现出大尺寸、整体结构的趋势，对零件制造技术形成了巨大考验。

钛合金属于难变形材料，加工难度大，机械加工成本高、周期长，因此小余量、精锻成形成为钛合金等难变形材料零件成形的一种发展趋势。对于钛合金盘类精锻件来说，一次锻造成形对锻造设备、锻造模具结构及材料、配套生产设备均有较高要求，生产技术难度和制造成本也较高；而采用局部锻造成形，则对锻件生产设备技术和模具要求低很多。根据现有技术来看，局部锻造方法主要分为以下两种情况：(1)局部渐近成形，即对锻件不同区逐步锻造成形，每次仅成形锻件的某一区域，优点主要体现在锻造变形抗力小，对设备吨位和模具精度要求低，可成形大尺寸锻件，缺点是锻件尺寸精度不高，表面质量差；(2)分步锻造成形方法，即每次锻造需要更换不同形状的模具来实现锻件的局部成形，多次锻造后，采用终锻模完成锻件的最终成形，优点主要表现在锻件尺寸精度高，表面质量较好，缺点是模具数量多，锻件尺寸受模具尺寸因素制约。目前，航空、航天用大尺寸钛合金盘锻件直径一般在Φ1000mm～Φ1600mm，采用常规锻造方法成形难度较大，成形后锻件机加工余量大，尺寸精度不高，而采用现有局部锻造成形方法存在材料利用率低、模具成本高的问题。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在问题而设计提供了一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，其目的是利用更换组合模具的不同模块实现模具型腔从中心到外缘的变换，分步完成盘件中心和外缘的锻造成形，减小锻件变形抗力，提高锻件成形精度，避免了现有大尺寸钛合金盘类模锻件材料利用率低，模具成本高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种钛合金盘类模锻件径向分步锻造模具，包括上模套1、上模B2、上模A3、上模垫块4、下模套5、下模B6、下模A7、下模垫块8、顶出杆9、销棒10，其中上模A3、上模B2和上模套1依次嵌套后组合为上预锻模，上预锻模再与上模垫块4组合为上终锻模；类似的，下模A7、下模B6、下模套5和顶出杆9依次嵌套后组合为下预锻模，下预锻模再与下模垫块8组合为下终锻模；将盘锻件的轮廓沿径向分为中心部分和外缘部分，上、下预锻模首先成形盘锻件的中心部分，终锻模随后成形盘锻件的外缘部分；上模套1、上模垫块4、下模套5和下模垫块8的圆周均匀分步有4个销孔11，其中上模套1和下模套5的销孔为通孔，上模垫块4和下模垫块8上的销孔为盲孔。

所述上模套1和下模套5的销孔直径大于销棒直径1mm～4mm。

所述上模垫块4和下模垫块8上的销孔与销棒之间的配合间隙不大于0.6mm。所述上模垫块4和下模垫块8的内、外径尺寸与上模套1和下模套5型腔的内、外径尺寸一致，高度尺寸为30mm～100mm。

所述上模套1与上模垫块4组合后型腔的高度与上模B2的高度相同。

所述下模套5与下模垫块8组合后型腔的高度与下模B6的高度相同。