[发明专利]GH4037圆饼类零件半固态-固态复合精密锻造装置及方法

摘要

GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造装置及方法，它用于高温合金成形技术领域。本发明解决了传统成形工艺存在制备流程长，金属变形抗力大导致的成本高，以及零件质量低，不能精密成形的问题。本发明利用热挤压棒材，根据所需制备的圆饼类零件的体积加上余量定量分割成圆柱体，加热至半固态温度保温一定时间即可获得半固态坯料，缩短了流程；而且制备半固态坯料的质量较高；利用半固态坯料的触变性，降低成形过程中变形抗力，使成形过程中对液压机吨位要求降低，有利于降低制备成本；同时半固态坯料的温度在整个成形过程中较高，能够较好地充填型腔，成形出形状复杂的成形件，提高成形件的精度。本发明可以应用于高温合金成形技术领域用。

主权项

1.GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造方法，所述方法采用的GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造装置包括：上模板(1)和下模板(8)，上模板(1)和下模板(8)相对且平行设置，其特征在于：所述装置还包括凸模(2)、凸模固定板(3)、压板(4)、凹模(5)、凹模套(6)、顶杆(7)、圆饼类零件型腔(9)和加热器(10)，其中：所述凸模固定板(3)通过连接件固定在上模板(1)的下端面上，所述凸模(2)的上端通过凸模固定板(3)固定在上模板(1)的下端面上；所述压板(4)、凹模(5)和下模板(8)的端面设有与凸模(2)正对的冲孔，所述压板(4)固定于凹模(5)的上端面上，且凸模(2)的下端在凹模(5)内上下移动；所述凹模套(6)置于凹模(5)的外部，且凹模套(6)内部均匀设置加热器(10)；凹模(5)和凹模套(6)的下端固定在下模板(8)的上端面上，所述顶杆(7)的上端在凹模(5)内向上移动，且顶杆(7)的下端穿过下模板(8)的冲孔置于下模板(8)外侧；所述凸模(2)下端的型面、顶杆(7)上端的型面和凹模(5)相应的部分共同形成圆饼类零件型腔(9)；所述凸模(2)从上至下由第一段(21)、第二段(22)、第三段(23)和第四段(24)组成；所述第一段(21)的外径φ1为130mm，高度H1为30mm；第二段(22)的外径φ2为100mm，高度H2为40mm；第三段(23)的外径φ3为71mm，高度H3为112mm；第四段(24)的外径φ4为75mm，高度H4为38mm；所述顶杆(7)从上至下由第五段(71)和第六段(72)组成；所述第五段(71)的外径φ5为71mm，高度H5为60mm；第六段(72)的外径φ6为50mm，高度H6为325mm；所述凹模(5)的冲孔为阶梯状冲孔，且由上至下分为第一阶梯冲孔、第二阶梯冲孔和第三阶梯冲孔；所述第一阶梯冲孔的外径为75.1～75.13mm，高度为80～80.03mm；第三阶梯冲孔的外径为51mm，高度为100～100.03mm；其特征在于，所述GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造方法具体是按照以下步骤完成的：步骤一、预热：利用加热器(10)将GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造装置的温度加热至145‑155℃，利用喷枪将含有石墨的水溶液润滑剂均匀地喷涂在圆饼类零件型腔(9)的内表面、凸模(2)的第四段(24)的外表面、凹模(5)的与第四段(24)相接触部位的内表面，利用液压机将凸模(2)的最下端伸入到凹模(5)内55mm‑60mm；所述石墨的水溶液润滑剂中石墨的质量分数为12％‑15％；加热器(10)的功率为8kW‑10kW；步骤二、加热：利用加热器(10)将GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造装置的温度加热至400℃‑450℃，再在该温度下保温30‑40min，得到GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造的成形装置；步骤三、加料：利用液压机将凸模(2)的最下端与凹模(5)分离至250mm‑300mm，再将在真空气氛炉中预热好的GH4037高温合金半固态坯料转移到圆饼类零件型腔(9)中；所述GH4037高温合金半固态坯料具体是按照以下步骤制成的：步骤A、利用示差扫描量热法确定GH4037高温合金的固相线为1309℃，液相线为1405℃，即半固态温度区间为1309℃‑1405℃；设定半固态温度为1350℃‑1380℃；步骤B、将室温状态的GH4037高温合金热挤压棒材，根据所需半固态‑固态复合精密锻造圆饼类零件的体积，再加上6％‑8％的余量定量分割成圆柱体；步骤C、将真空气氛电阻炉升温至780℃‑820℃，将定量分割好的GH4037高温合金圆柱体放入真空气氛电阻炉中抽真空至0.1Pa、充氩气至0.2MPa后加热，以15℃/min的升温速率加热至设定的半固态温度；步骤D、将GH4037高温合金圆柱体在半固态温度下保温20min‑50min，然后打开真空气氛电阻炉，得到制备好的GH4037高温合金半固态坯料；所述GH4037高温合金半固态坯料转移时间在2s‑3s之间；步骤四、加压成形：利用液压机带动凸模(2)向下移动，直到与凹模(5)和顶杆(7)合模，再在压力为20kN下保压45s‑60s，同时需维持GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造装置的温度在400℃‑450℃；所述凸模(2)向下移动的速度为10mm/s；加压成形过程中保证GH4037圆饼类零件的温度在1100℃‑1380℃；步骤五、取出：利用液压机将凸模(2)的最下端与凹模(5)分离至450mm‑500mm，再利用压力机将顶杆(7)向上顶出，使圆饼类零件型腔(9)中的GH4037圆饼类零件从压板(4)上的冲孔中顶出；步骤六、冷却：将从圆饼类零件型腔(9)中顶出的GH4037圆饼类零件置于室温环境中冷却，直到冷却至室温，得到GH4037圆饼类零件半固态‑固态复合精密锻造的圆饼类零件。