一种减少NiCr20TiAl环锻件棱角裂纹的锻造方法

摘要

本发明涉及一种减少NiCr20TiAl环锻件棱角裂纹的锻造方法，在锻造墩粗过程中不对锻坯进行滚圆，直至墩粗至工艺要求高度时对锻坯滚圆1～2圈并且将滚圆的压下量控制在5～10mm，在此过程中不仅可以增大环坯外圆上部棱角及下部棱角的塌边，利用此塌边在环坯辗环时可以有效减小环坯外圆上部棱角及下部棱角的散热，防止其降温过快，避免环坯在辗环过程中出现棱角开裂的问题，还能消除鼓肚，保证锻坯平整。通过在第一辗环阶段后对环坯外圆上部棱角及下部棱角进行倒角，避免环坯在第二次辗环过程中外圆棱角散热过快，导致辗环过程中棱角开裂的问题产生。

说明书

技术领域

本发明涉及锻造领域，尤其涉及一种减少NiCr20TiAl环锻件棱角裂纹的 锻造方法。

背景技术

环件轧制又称环件辗扩或扩孔，它是借助环件轧制设备-轧环机(又称辗 扩机或阔孔机)使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑形加工工 艺，环件轧制是连续局部塑形加工成形工艺，与整体模锻成形工艺相比，它具 有大幅度降低设备吨位和投资、振动冲击小、节能节材的优点。目前，在 NiCr20TiAl环锻件的出坯后的辗环过程中，由于NiCr20TiAl环锻件的表面冷 却速度快，导致NiCr20TiAl环锻件的棱角处(即环锻件外圆端面与锻件上下 端面的交界处)的冷却速度快，当NiCr20TiAl环锻件的棱角处温度低于终锻 温度时(终锻温度900℃)，棱角处易形成开裂，并形成多处裂纹，严重影响了 该产品的锻造质量及锻造效率，甚至造成报废。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种减少NiCr20TiAl 环锻件棱角裂纹的锻造方法，利用本方法可大幅度减少NiCr20TiAl环锻件在 辗环过程中棱角裂纹的产生，大大提高了NiCr20TiAl环锻件的锻造质量及锻 造效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种减少NiCr20TiAl环锻件棱角裂纹的锻造方法，包括以下步骤：

第一步：对原材料成分及表面质量进行检验；

第二步：将NiCr20TiAl原材料下料至适合尺寸，然后对下料后的 NiCr20TiAl原材料进行第一次倒角；

第三步：锻前加热：将NiCr20TiAl原材料装入加热炉，加热炉炉温不大 于600℃；第一锻前加热阶段：将放入加热炉的NiCr20TiAl原材料以50～90℃ /h升温至850±10℃，保温3-6h；第二加热阶段：将NiCr20TiAl原材料从第 二加热阶段以50～100℃/h升温至1130±10℃，保温3-6h；

第四步：锻造过程：第一锻造阶段：对加热温度为1130±10℃的 NiCr20TiAl原材料墩粗形成圆饼件，墩粗高度为150～230mm，然后将墩粗后 圆饼件放入炉温为1130℃的加热炉中保温1～2h；

第五步：利用锻造油压机对上述墩粗后的圆饼件原材料进行冲孔， NiCr20TiAl原材料冲孔直径为Φ250～Φ300，冲孔后使所述圆饼件形成环坯， 最后将所述环坯放入炉温为1100～1130℃的加热炉中保温40min～1.5h；

第六步：第一辗环阶段：采用辗环机对第五步所得环坯进行辗制，辗环机 径向进给速率为0.5～1.5mm/s，辗制完毕后空冷至室温；

第七步：然后以50-100℃/h将所述终点温度为850℃的环坯升温至1100℃ 保温40min～1.5h；

第八步：第二辗环阶段：采用辗环机对第七步所得环坯进行辗制， 辗环机径向进给速率为0.5～1.5mm/s，直至环坯被辗制至合适尺寸；

第九步：将第八步所得环坯空冷至室温；

第十步：将所述环坯机加工至要求尺寸；

第十一步：检验；

其进一步技术方案在于：

在锻造过程中不对锻坯进行滚圆，直至墩粗至工艺要求高度时对锻坯滚圆 1～2圈、并且将滚圆的压下量控制为5～10mm；

第一辗环阶段完成环坯总变形量的40％～60％；

所述第一次倒角为倒圆角，所述倒圆角的R角范围为R15～R30；

所述第二次倒角为倒斜角，所述斜角的范围为15＊45°～30*45°。

本发明的有益效果如下：

本发明中，在锻造墩粗过程中不对锻坯进行滚圆，直至墩粗至工艺要求高 度时对锻坯滚圆1～2圈并且将滚圆的压下量控制在5～10mm，在此过程中不仅 可以增大环坯外圆上部棱角及下部棱角的塌边，利用此塌边在环坯辗环时可以 有效减小环坯外圆上部棱角及下部棱角的散热，防止其降温过快，避免环坯在 辗环过程中出现棱角开裂的问题，还能消除鼓肚，保证锻坯平整。在第一辗环 阶段后对环坯外圆上部棱角及下部棱角进行倒角，倒角方式灵活多变，避免环 坯在第二次辗环过程中外圆棱角散热过快，导致辗环过程中棱角开裂的问题产 生。

附图说明

图1为本发明中NiCr20TiAl环锻件在锻前加热的温度曲线示意图(要改 下)。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

实施俐1：

一种减少NiCr20TiAl环锻件棱角裂纹的锻造方法包括以下步骤：

第一步：原材料检验，所述原材料的化学成分如下表所示：

第二步：将NiCr20TiAl原材料下料至Φ480*450(直径*长度)，然后对下 料后的NiCr20TiAl原材料进行第一次倒角，第一次倒角为倒圆角，倒圆角值 为R15。

第三步：如图1所示，锻前加热：将NiCr20TiAl原材料装入加热炉，加 热炉炉温不大于600℃；第一锻前加热阶段：将放入加热炉的NiCr20TiAl原材 料以50℃/h升温至850℃，保温3h；第二加热阶段：将NiCr20TiAl原材料从 第二加热阶段的终点温度升温至1130℃，保温5h。

第四步：锻造过程：第一锻造阶段：对终点温度为1130℃的NiCr20TiAl 原材料墩粗形成圆饼件，墩粗高度为170mm，同时滚圆压下量为5mm，然后将 墩粗后圆饼件放入炉温为1130℃的加热炉中保温1h。在上述锻造过程的第一 锻造阶段中，NiCr20TiAl原材料墩粗过程中不进行滚圆，达到工艺要求的高度 后才进行滚圆，由此增大环坯外圆上下棱角的塌边，使环坯在后续辗环过程中 减少棱角的散热，防止棱角处降温过快，导致辗环过程中开裂现象的发生。

第五步：利用锻造油压机对上述墩粗后的圆饼件原材料进行冲孔，锻造油 压机的设定压力为2000t，NiCr20TiAl原材料冲孔直径为Φ250，冲孔后使圆 饼件形成环坯，然后将环坯回炉加热至1100℃，保温1h；

第六步：第一辗环阶段：采用辗环机对第五步所得环坯进行辗制至Φ1353/ Φ1100*155mm，辗环机径向进给速率为0.5mm/s，辗环完毕后空冷至室温。然 后对环坯外圆上部棱角及下部棱角分别进行第二次倒角，上述环坯外圆上部棱 角及下部棱角是指环坯外圆外端面与环坯上表面及下表面的交界处，上述第二 次倒角为倒斜角，斜角的范围为15＊45°，上述第一辗环阶段完成环坯总变形 量的54％。

第七步：然后以最大功率将终点温度为850℃的环坯升温至1100℃保温 40min。

第八步：第二辗环阶段：采用辗环机对第七步所得环坯进行辗制至Φ2130/ Φ1961*139mm，辗环机径向进给速率为0.5mm/s，上述第二辗环阶段完成环坯 总变形量的33％。

第九步：将第八步所得环坯空冷至室温。

第十步：将环坯机加工至Φ2110/Φ1980*120mm。

第十一步：检验。

实施俐2：

一种减少NiCr20TiAl环锻件棱角裂纹的锻造方法包括以下步骤：

第一步：原材料检验，所述原材料的化学成分如下表所示：

第二步：将NiCr20TiAl原材料下料至Φ480*450(直径*长度)，然后对下 料后的NiCr20TiAl原材料进行第一次倒角，第一次倒角为倒圆角，倒圆角值 为R20。

第三步：如图1所示，锻前加热：将NiCr20TiAl原材料装入加热炉，加 热炉炉温不大于600℃；第一锻前加热阶段：将放入加热炉的NiCr20TiAl原材 料以75℃/h升温至850℃，保温4h；第二加热阶段：将NiCr20TiAl原材料从 第二加热阶段的终点温度升温至1130℃，保温4.5h。

第四步：锻造过程：第一锻造阶段：对终点温度为1130℃的NiCr20TiAl 原材料墩粗形成圆饼件，墩粗高度为180mm，同时滚圆压下量为8mm，然后将 墩粗后圆饼件放入炉温为1130℃的加热炉中保温1.5h。在上述锻造过程的第 一锻造阶段中，NiCr20TiAl原材料墩粗过程中不进行滚圆，达到工艺要求的高 度后才进行滚圆，由此增大环坯外圆上下棱角的塌边，使环坯在后续辗环过程 中减少棱角的散热，防止棱角处降温过快，导致辗环过程中开裂现象的发生。

第五步：利用锻造油压机对上述墩粗后的圆饼件原材料进行冲孔，锻造油 压机的设定压力为2000t，NiCr20TiAl原材料冲孔直径为Φ250，冲孔后使圆 饼件形成环坯，然后将环坯回炉加热至1120℃，保温40min；

第六步：第一辗环阶段：采用辗环机对第五步所得环坯进行辗制至Φ1353/ Φ1100*155mm，辗环机径向进给速率为1mm/s，辗环完毕后空冷至室温。然后 对环坯外圆上部棱角及下部棱角分别进行第二次倒角，上述环坯外圆上部棱角 及下部棱角是指环坯外圆外端面与环坯上表面及下表面的交界处，上述第二次 倒角为倒斜角，斜角的范围为20＊45°，上述第一辗环阶段完成环坯总变形量 的52％。

第七步：然后以最大功率将终点温度为850℃的环坯升温至1100℃保温 40min。

第八步：第二辗环阶段：采用辗环机对第七步所得环坯进行辗制至Φ2157/ Φ1980*135mm，辗环机径向进给速率为0.9mm/s，上述第二辗环阶段完成环坯 总变形量的30％。

第九步：将第八步所得环坯空冷至室温。

第十步：将环坯机加工至Φ2137/Φ2000*126mm。

第十一步：检验。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参 见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的 修改。