一种TC11钛合金圆饼坯获得均匀组织的方法

摘要

本发明公开了一种TC11钛合金圆饼坯获得均匀组织的方法，获得均匀的组织方法依次按照以下步骤进行：下料—料段改锻—热处理—机加—腐蚀—机加—探伤—理化检测。本发明一种TC11钛合金圆饼坯获得均匀组织的方法生产的盘锻件组织均匀，探伤合格率高，圆饼坯性能稳定，而且采用此方法可生产发动机钛合金盘类锻件用的饼坯。

说明书

技术领域

本发明属于锻造技术领域，涉及TC11钛合金饼坯获得均匀组织的方法。

背景技术

随着航空工业的进步，大推力的航空发动机也等到了快速的发展，发动机所需的压气机盘、风扇轮盘等盘类零件的外形尺寸也进一步放大，而验收零件的技术标准仍然采用中、小推力发动机的技术标准。目前国内生产的TC11合金大规格棒材所能达到的组织、性能和探伤边水平与零件所需的要求，还有相当大的距离。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：TC11钛合金圆饼坯获得均匀组织，并使圆饼坯的探伤水平由棒材要求水平提高到零件的要求水平(棒材探伤标准，杂波：平底孔：φ2.0-12dB圆饼坯探伤标准，杂波：平底孔：φ0.8-12dB)。

本发明的技术方案是：一种TC11钛合金饼坯获得均匀组织的方法，依次按照以下步骤进行：下料—料段改锻—热处理—机加—腐蚀—机加—探伤—理化检测。具体包括如下步骤：

步骤1：根据锻造需要，切取TC11合金棒材料段；

步骤2：将步骤1所述的TC11合金棒材料段在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤3：将步骤2的所述TC11合金棒材料段锻成初始状态坯料；

步骤4：将步骤3所述初始状态的坯料在相变点下50℃～60℃加热，并进行保温；

步骤5：将步骤4所述的坯料镦粗，然后拔长至初始状态坯料的长度；

步骤6：将步骤5的坯料进行空冷；

步骤7：将步骤6的坯料在相变点下10℃～25℃加热，并进行保温；

步骤8：将步骤7的坯料镦粗，然后拔长至步骤2所述初始状态坯料，然后再镦粗，最后再拔长至步骤2所述初始状态坯料的长度；

步骤9：将步骤8的坯料快速放入流动室温的水中，冷却至室温；

步骤10：将步骤9的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤11：将步骤10的坯料镦粗，然后拔长至步骤2，然后镦粗；

步骤12：将步骤11的坯料进行空冷；

步骤13：将步骤12的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤14：将步骤13的坯料拔长至步骤2所述初始状态坯料的长度，然后镦粗，然后再拔长至步骤2所述初始状态坯料的长度；

步骤15：将步骤14的坯料进行空冷；

步骤16：将步骤15的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤17：将步骤16的坯料镦粗，然后拔长至步骤2所述初始状态坯料的长度；

步骤18：将步骤17的坯料在相变点下10℃～25℃加热，并按相应的系数进行保温；

步骤19：将步骤7的坯料镦粗，然后拔长至步骤2所述初始状态坯料的长度，然后再镦粗，最后再拔长至步骤2所述初始状态坯料的长度；

步骤20：将步骤19的坯料快速放入流动室温的水中，冷却至室温；

步骤21：将步骤20的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤21：将步骤20的坯料镦粗，然后拔长至步骤2述初始状态坯料的长度，然后镦粗；

步骤22：将步骤21的坯料进行空冷；

步骤23：将步骤22的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤24：将步骤22的坯料拔长至步骤2述初始状态坯料的长度，然后镦粗，然后再拔长至步骤2述初始状态坯料的长度；

步骤25：将步骤24的坯料进行空冷；

步骤26：将步骤25的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并按相应的系数进行保温；

步骤27：将步骤26的坯料镦粗，然后拔长至步骤2述初始状态坯料的长度；

步骤28：将步骤24的坯料进行空冷；

步骤29：重复步骤21～25一次后，执行下一步骤；

步骤30：将步骤29的坯料在相变点下40℃～45℃加热，并进行保温；

步骤31：将步骤30的坯料锻成圆饼；

步骤32：将步骤31的圆饼坯料热处理、机加、腐蚀、机加、探伤、理化检测，最后完成获得均匀组织圆饼锻件的生产。

优选地，步骤1中TC11合金棒材料段棱角倒圆角的半径为r，根据TC11合金棒材料段直径尺寸大小，选r＝10～15mm。

优选地，上述所有步骤中涉及的镦粗工步，每次变形量均为30％～50％，上述所有步骤中涉及的拔长工步，每次变形量均为30％～50％。

本发明有益效果是：

本发明TC11合金盘类零件具有均匀的组织，使盘类零件各部位的性能均达到标准的要求，为延长发动机的使用寿命提供了有力的保障。

附图说明

图1为棒材的高倍组织示意图。

图2为圆饼锻件的高倍组织示意图。

图3为锻造加热曲线图。

具体实施方式

1.前期基础研究

在计算机模拟仿真的基础上，研究在坯料镦粗、拔长的外形几何参数和热加工工艺参数配合下的实际生产试验结果。

2.镦粗、拔长

在确定了基本锻造参数的基础上，可以通过计算机模拟技术来设计和调整镦粗、拔长的尺寸和形状。

3.圆饼坯的热处理工艺的制定

对于圆饼坯的热处理方案，鉴于与以前生产方式的比较，此处还是采用标准规定的热处理工艺规范。

实施例

具体锻造步骤如下所示：

1下料：

1.1设备：锯床，按4GS-65。

1.2标刻：熔炼炉(代)号、锭节号。

检验：检测工具：卷尺。卡尺

检测内容：监控工序1全过程，检查下料规格Φ230×780及标刻内容等。

2坯料机加：

2.1设备：车床；

2.2机加：将棒料两端倒角至R10，倒角时不允许打顶针孔。

检验：检测工具：R规。

检测内容：监控工序2全过程，检查棒料倒角R10。

3改锻：

3.1加热：

3.1.1加热设备：电炉，加热所用电炉应符合GJB904AⅢ类及以上炉类要求；

3.1.2加热规范：加热曲线见附图3

3.1.3加热技术要求：

1)冷料加热保温时间按0.8min/mm计算，热料回炉保温时间按0.5min/mm计算；

2)生产中后续火次冷料加热保温时间按0.8min/mm计算，热料回炉保温时间按0.5min/mm计算

3)因设备故障等原因不能正常生产时，允许延长保温时间≤1h，若大于1h，应断电降温，待故障排除后重新升温且保温时间减半(重新升温时，若炉温≥900℃，升到温后可直接生产)；当预计排故时间≥2h时，则将坯料出炉空冷。

3.2改锻：

3.2.1改锻设备：1600T液压机或2500T快锻机

3.2.2锻造工步：

收方：φ230×786收方至□255±5×～500(要求1～2火完成)

第一工步：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～500(空冷)

第一工步：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～500镦粗至H＝300±5六方倒角拔长至□255±5×～500(水冷)

第二工步：

第一火：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～500

镦粗至H＝300±5

第二火：H＝300±5六方倒角拔长至□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒

角拔长至□255±5×～500

第三火：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～500

第三工步：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～500镦粗至H＝300±5六方倒角拔长至□255±5×～500

第四工步：

第一火：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～500

镦粗至H＝300±5

第二火：H＝300±5六方倒角拔长至□255±5×～500镦粗至H＝300±5

换向六方倒角拔长至□255±5×～500

第三火：□255±5×～500镦粗至H＝300±5换向六方倒角拔长至□255±5×～50

第四火：重复第一火一次

第五火：重复第二火一次

第六火：镦粗、滚圆至～φ525×150S+3^-3；

3.2.3锻造技术要求：

1)镦粗均匀分三锤下压,压下速度控制10～15mm/s；

2)锻造过程中若坯料出现较大裂纹，应立即停锻，打磨排伤后再进行生产；

3)终锻温度≥800℃；

3.2.4标刻：熔炼炉号(或代号)、锭节号(标在侧面鼓肚上)。

3.2.5冷却方式:空冷。

检验：检测工具：卡尺、卡钳、钢板尺及红外线测温仪

检测内容：加热温度、终锻温度、高度尺寸及标刻内容

4热处理：

热处理制度：950±10℃(允许在β相变点以下30℃～50℃范围内做适当调整)保温1～4h空冷+530±10℃保温6h空冷。

5机加：均匀机加上下端面，单面机加量≤3.0mm，机加面粗糙度Ra1.6。

5.1标刻：熔炼炉号(或代号)，锭节号(标在侧面上)。

检验：检测工具：卡尺、粗糙度检测仪

检查内容：机加尺寸、标刻内容、表面粗糙度。

6探伤：按HB5265、HB5266执行，探伤位置：上下平面。

6腐蚀：按HB5264执行。

7理化检测。

8终检

本发明特提出一种TC11钛合金饼坯获得均匀组织的方法，可以将棒材的组织(见图1)、性能和探伤水平得到很大的提高，使其达到生产盘类零件的圆饼坯的组织(见图2)、性能和探伤水达到零件的要求。本发明在一定程度上大大的提高了大推力的航空发动机用批量盘类件的生产质量。