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一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法

更新时间:2024-07-01
一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法 专利申请类型:发明专利;
地区:陕西-咸阳;
源自:咸阳高价值专利检索信息库;

专利名称:一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202111536478.2

专利申请(专利权)人:陕西宏远航空锻造有限责任公司
权利人地址:陕西省咸阳市三原县2号信箱技术中心

专利发明(设计)人:杨澜,何敏,高超平,田淼,段元

专利摘要:本发明属于锻造技术领域,尤其一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法;包括以下步骤:将棒料放在自由锻压机上镦粗,制成模锻所需要的饼坯,镦粗时,棒料上下端面需加垫保温棉;机加定位台,方便模锻时定位;使用和锻件轮廓相贴合的模具对机加后的饼坯进行模锻,饼坯加热时,需使用保温棉进行软包套;按锻件热处理前粗加工图机加锻件,其中,锻件热处理前粗加工图是在锻件最终交付图的基础上,内孔部位单面加量5mm;步锻件热处理,使用的热处理制度是固溶+时效,固溶温度为:975℃,固溶时间为:60min,时效温度为:720℃,时效时间为:480min;理化、机加、探伤后得到目标GH4169合金细晶盘类件。

主权利要求:
1.一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法,其特征在于,锻造流程为:棒料镦粗——机加定位台——模锻——热处理前粗加工——热处理——理化——机加——探伤,所述方法具体包括:将棒料放在自由锻压机上镦粗,制成模锻所需要的饼坯,镦粗时,棒料上下端面需加垫保温棉,每火次变形量控制在45%~55%的范围内;
使用和锻件轮廓相贴合的模具对机加后的饼坯进行模锻,饼坯加热时,需使用保温棉进行软包套;
按锻件热处理前粗加工图机加锻件,其中,锻件热处理前粗加工图是在锻件最终交付图的基础上,内孔部位单面加量5mm,其余部位单面加量3mm所形成的粗加工轮廓图;
锻件热处理,使用的热处理制度是固溶+时效,固溶温度为:975℃,固溶时间为:60min,时效温度为:720℃,时效时间为:480min;
理化、机加、探伤后得到目标GH4169合金细晶盘锻件;
在热处理固溶阶段,锻件≤800℃入炉,升温至825℃,保温60min,再升温至975℃,保温
60min;
在热处理时效阶段,锻件≤600℃入炉,升温至600℃,保温60min,再升温至700℃,保温
60min,最后升温至720℃,保温480min;
使用和锻件轮廓相贴合的模具对机加后的饼坯进行模锻之前,所述方法还包括:利用有限元模拟软件deform算出镦粗时的变形分布图,确定锻件变形量小于18%的部位;
考虑模锻时饼坯定位和锻件变形量小于18%的部位需被去除这两方面因素,在饼坯上下端面机加定位台。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将饼坯上端面定位台做成斜坡过渡的形式,斜坡与上端面的夹角范围在30‑45°之间。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将棒料放在自由锻压机上镦粗,制成模锻所需要的饼坯,镦粗时,棒料上下端面需加垫保温棉,每火次变形量控制在45%~55%的范围内,包括:棒料镦粗分为两火,并采用闭式镦粗胎模进行镦粗,闭式镦粗胎模包括:镦粗垫块(1)、镦粗套筒(2)、镦粗冲头(3);镦粗套筒(2)和镦粗垫块(1)配套在一起,用于容纳饼坯;镦粗套筒(2)内壁作为镦粗冲头(3)的导向;镦粗垫块(1)的上表面中心设置有第一圆台,镦粗冲头(3)的下表面中心设置有第二圆台;
第一火,对棒料采用锤砧进行自由镦粗,无须滚圆,得到棒料,镦粗到棒料鼓肚部位与之后使用的镦粗套筒(2)内壁单面间隙≤15mm;
第二火,利用闭式镦粗胎模,将棒料镦粗至镦粗冲头(3)上端面与镦粗套筒(2)上端面平齐,此时,得到与第一圆台和第二圆台相贴合的饼坯。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,闭式镦粗胎模中镦粗套筒(2)的部分内壁采用的是八字型倒拔模,拔模角度在1.5~2°的范围内。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,八字型倒拔模部位在所述镦粗套筒(2)内壁下段,其长度比最终成型饼坯的高度高出15mm~25mm,所述镦粗套筒(2)内壁上段,做成直壁形式。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,镦粗冲头(3)的下端面与镦粗套筒(2)内壁接触的棱边、镦粗垫块(1)上端面与镦粗套筒(2)内壁接触的棱边均不能倒角。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在模锻阶段,冷却方式采用风冷;在热标刻时,只打锭节号尾号,风冷后再冷打补全其余需标刻内容。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在热处理固溶阶段,采用的冷却方式为油冷,油冷时间≥30min。 说明书 : 一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法技术领域[0001] 本发明属于锻造技术领域,尤其涉及一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法。背景技术[0002] GH4169合金是一种沉淀型的镍‑铬‑铁基高温合金,该合金的晶粒组织状态对热变形工艺参数的变化特别敏感。对于GH4169合金盘类件的锻造方法,常规为自由锻镦饼,模锻成型,但是镦饼和模锻存在的变形死区部位,以及接触工装与模具的温度低的部位,动态再结晶程度低,就会出现扁长晶和大晶粒,不能满足标准要求,目前存在的技术,如CN103465027B中,采用加热时石棉包套和镦粗时预热金属垫保温的措施,改善镦饼的温差和变形不均匀现象;在实际生产中,采用这些措施,生产质量在25~70kg的小盘子时,效果并不明显,出现大批量的锻件表层粗晶现象,造成报废。发明内容[0003] 该方案的目的是通过调整工艺参数,机加去除变形死区,制作镦饼胎膜等方式,得到能满足8级晶粒度且操作简单、质量稳定性高的GH4169盘类件的锻造方案。[0004] 具体的技术方案为:[0005] 一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法,所述方法包括:[0006] 将棒料放在自由锻压机上镦粗,制成模锻所需要的饼坯,镦粗时,棒料上下端面需加垫保温棉,每火次变形量控制在45%~55%的范围内;[0007] 使用和锻件轮廓相贴合的模具对机加后的饼坯进行模锻,饼坯加热时,需使用保温棉进行软包套;[0008] 按锻件热处理前粗加工图机加锻件,其中,锻件热处理前粗加工图是在锻件最终交付图的基础上,内孔部位单面加量5mm,其余部位单面加量3mm所形成的粗加工轮廓图;[0009] 锻件热处理,使用的热处理制度是固溶+时效,固溶温度为:975℃,固溶时间为:60min,时效温度为:720℃,时效时间为:480min;[0010] 理化、机加、探伤后得到目标GH4169合金细晶盘类件。[0011] 使用和锻件轮廓相贴合的模具对机加后的饼坯进行模锻之前,所述方法还包括:[0012] 利用有限元模拟软件deform算出镦粗时的变形分布图,确定锻件变形量小于18%的部位;[0013] 考虑模锻时饼坯定位和锻件变形量小于18%的部位需被去除这方面因素,在饼坯上下端面机加定位台。[0014] 所述方法还包括:[0015] 将饼坯上端面定位台做成斜坡过渡的形式,斜坡与上端面的夹角范围在30‑45°之间。[0016] 将棒料放在自由锻压机上镦粗,制成模锻所需要的饼坯,镦粗时,棒料上下端面需加垫保温棉,每火次变形量控制在45%~55%的范围内,包括:[0017] 棒料镦粗分为两火,并采用闭式镦饼胎模进行镦粗,闭式镦饼胎模包括:镦粗垫块、镦粗套筒、镦粗冲头;镦粗套筒和镦粗垫块配套在一起,用于容纳饼坯;镦粗套筒内壁作为镦粗冲头的导向;镦粗垫块的上表面中心设置有第一圆台,镦粗冲头的下表面中心设置有第二圆台;[0018] 第一火,对棒料采用锤砧进行自由镦粗,无须滚圆,得到棒料,镦粗到棒料鼓肚部位与之后使用的镦粗套筒内壁单面间隙≤15mm;[0019] 第二火,利用闭式镦饼胎模,将棒料镦粗至镦粗冲头上端面与镦粗套筒上端面平齐,此时,得到与第一圆台和第二圆台相贴合的饼坯。[0020] 闭式镦粗胎模中镦粗套筒的部分内壁采用的是八字型倒拔模,拔模角度在1.5°~2°的范围内。[0021] 八字型倒拔模部位在所述套筒内壁下段,其长度比最终成型饼坯的高度高出15mm~25mm,所述套筒内壁上段,作成直壁形式。[0022] 镦粗冲头的下端面与镦粗套筒内壁接触的棱边、镦粗垫块上端面与镦粗套筒内壁接触的棱边均不能倒角。[0023] 冷却方式采用风冷;在热标刻时,只打锭节号尾号,风冷后再冷打补全其余需标刻内容。[0024] 在热处理固溶阶段,锻件≤800℃入炉,升温至825℃,保温60min,再升温至975℃,保温60min;[0025] 在热处理时效阶段,锻件≤600℃入炉,升温至600℃,保温60min,再升温至700℃,保温60min,最后升温至720℃,保温480min。[0026] 在热处理固溶阶段,采用的冷却方式为油冷,油冷时间≥30min。[0027] 有益效果:采用此种方法生产的锻件,可以有效的减少饼坯的变形死区,提高模锻变形均匀性,从而得到晶粒度大于8级且均匀的细晶锻件,并且在该方案中,对锻造的工艺参数,及锻造、热处理冷却方式提出优化,有利于提高锻件的力学性能。附图说明[0028] 图1为闭式镦饼胎模图,其中1为镦粗垫块,2为镦粗套筒,3为镦粗冲头,4为棒料;[0029] 图2为机加去除变形死区图;[0030] 图3为锻件图。具体实施方式[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下,所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0032] 本发明提供一种GH4169合金盘类件的锻造方法,包括以下步骤:[0033] 步骤一:将棒料放在自由锻压机上镦粗,制成模锻所需要的饼坯,镦粗时,棒料上下端面需加垫保温棉,每火次变形量控制在45%~55%的范围内;[0034] 步骤二:机加定位台,方便模锻时定位;[0035] 步骤三:使用和锻件轮廓相贴合的模具对机加后的饼坯进行模锻,饼坯加热时,需使用保温棉进行软包套;[0036] 步骤四:按锻件热处理前粗加工图机加锻件,其中,锻件热处理前粗加工图是在锻件最终交付图的基础上,内孔部位单面加量5mm,其余部位单面加量3mm所形成的粗加工轮廓图;[0037] 步骤五:锻件热处理,使用的热处理制度是固溶+时效,固溶温度为:975℃,固溶时间为:60min,时效温度为:720℃,时效时间为:480min;[0038] 步骤六:理化、机加、探伤后得到目标GH4169合金细晶盘类件。[0039] 进一步,所述步骤一中,棒料镦粗时的加热温度定为1005℃;[0040] 进一步,所述步骤一中,棒料镦粗分为两火,并采用闭式镦饼胎模进行镦粗,第一火,棒料采用自由镦粗,无须滚圆,镦粗到棒料鼓肚部位与之后使用闭式镦饼胎模1中的镦粗套筒内壁单面间隙≤15mm,方便二火定位;第二火,利用如附图1所示的闭式镦饼胎模,将棒料镦粗至冲头3上端面与镦粗套筒2上端面平齐;[0041] 进一步,所述步骤一中,闭式镦粗胎模中镦粗套筒2的部分内壁,采用的是八字型倒拔模,拔模角度在1.5°~2°的范围内;[0042] 进一步,所述步骤一中,所述八字型倒拔模部位在所述套筒2内壁下段,其长度比最终成型饼坯的高度高出15mm~20mm,所述套筒2内壁上段,做成直壁形式;[0043] 进一步,所述步骤一中,镦粗冲头3与镦粗套筒1内壁接触的部位,如附图1的A区域;镦粗垫块2与镦粗套筒1接触的部位,如附图1的B区域,镦粗冲头3、镦粗套筒1、镦粗垫块2均不能倒角;[0044] 进一步,所述步骤二中,在考虑定位的同时,利用有限元模拟软件deform算出镦粗时的变形量分布图,在机加工序中,去除锻件变形量小于18%的部位,如附图2机加去除变形死区图所示;[0045] 进一步,所述步骤三中,饼坯模锻时的加热温度定为1000℃;[0046] 进一步,所述步骤三中,饼坯模锻时,模具上下要加垫保温布;[0047] 进一步,所述步骤三中,模锻变形量控制在25%~65%的范围内,要保证锻件中有超过80%的区域,变形量落在45%~55%的范围内;[0048] 进一步,所述步骤三中,模锻后的冷却方式采用风冷,在热标刻时,只打锭节号尾号,冷却后再冷打补全其他需标刻内容;[0049] 进一步,所述步骤五中,在热处理固溶阶段,锻件≤800℃入炉,升温至825℃,保温60min,再升温至975℃,保温60min;在热处理时效阶段,锻件≤600℃入炉,升温至600℃,保温60min,再升温至700℃,保温60min,最后升温至720℃,保温480min;[0050] 进一步,所述步骤五中,在热处理固溶阶段,采用的冷却方式为油冷,油冷时间≥30min。[0051] 实施例一:[0052] 一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法,主要锻造流程为:棒料镦粗——机加定位台——模锻——热处理前粗加工——热处理——理化——机加——探伤;该实施例生产的锻件如附图3所示;该方案通过控制锻造加热温度及利用deform反向追踪粗晶部位镦粗时的变形量,并以此为临界变形量,在饼坯机加时,去除变形量小于该临界变形量的区域,以获得合格组织,现将锻造过程中的重点步骤详述如下:[0053] 棒料镦粗:加热温度定为1005℃,转移和镦粗棒料时,上下加垫保温棉,控制锻造速度≤10mm/s,通过控制锻造参数,做好保温措施,减少粗晶区域的产生;[0054] 机加定位台:自由镦粗时,Ⅰ区属于变形死区,做好保温措施,只会减少死区,并不能消除死区,在该工序机加定位台有两个目的,一是方便模锻定位,二是去除镦粗时的变形死区,所以本发明的机加定位台图如图2所示,在以往的机加定位台图的基础上做出改进,上下端面都设有定位台,并且为了进一步的增加锻件接触上模处的变形量,将上定位台做成斜坡过渡的形式;[0055] 模锻:加热温度为1000℃,模锻变形量控制到25%~65%,要保证锻件中有超过80%的区域,变形量落在45%~55%的范围内,在1000℃,晶粒不会长大到粗于8级,再加上充足的变形量,可以保证模锻后,锻件晶粒度在要求范围内;模锻后的冷却方式采用风冷,并且为了进一步提高强度,减少锻件转移到风区的时间,在热标刻时,只打锭节号尾号,冷却后再冷打补全其他标刻内容;[0056] 热处理:在热处理固溶阶段,锻件≤800℃入炉,升温至825℃,保温60min,再升温至975℃,保温60min,采用的冷却方式为油冷≥30min;在热处理时效阶段,锻件≤600℃入炉,升温至600±5℃,保温60min,再升温至700℃,保温60min,最后升温至720℃,保温480min。[0057] 实施例二:[0058] 在实施例1的基础上,做出改进的地方主要体现在棒料镦粗阶段,现详述如下:棒料镦粗分为两火,并采用闭式镦饼胎模进行镦粗,第一火,棒料采用自由镦粗,无须滚圆,镦粗到棒料鼓肚部位与之后使用的闭式镦饼胎模1中的镦粗套筒内壁单面间隙≤15mm,方便二火定位;第二火,利用如附图1所示的闭式镦饼胎模,将棒料镦粗至所需有的饼坯尺寸,采用该方式制荒,第一可以最大程度的减少镦粗变形死区,第二节约原材料、精简工序,主要体现在以下两个方面:一方面因为采用的是闭式镦饼胎模,没有毛边等废料产生,另一方面,在胎模镦粗时,模锻所需定位台已经锻造好,无须机加;这里要特别说明的是:第一:该胎膜套筒2内径下段,采用的是八字型倒拔模斜度,其中八字型倒拔模区域的长度比最终成型饼坯的高度高出15mm~20mm,拔模角度为1.5°~2°,方便胎模锻时,饼坯脱模;第二:镦粗冲头3与镦粗套筒1内壁接触的部位,如附图1的A区域;镦粗垫块2与镦粗套筒1接触的部位,如附图1的B区域,镦粗冲头3、镦粗套筒1、镦粗垫块2均不能倒角,此部位若倒角,将容易产生毛刺,导致饼坯脱模困难。[0059] 最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可以轻易想到各种等效的修改或者替换,这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

专利地区:陕西

专利申请日期:2021-12-15

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114160747B

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