一种材料为GH4169的细晶盘件的锻造方法

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