鈦合金等溫鍛造工藝的介紹_www.nmware.com

某發(fā)動機壓氣機1～3級盤材料為鈦合金TC11。TC11是一種綜合性能良好的α＋β型鈦合金，有較好的耐熱性和較高的室溫強度。鈦合金TC11在950 ℃的αj=10.8×10-6 ℃-1，K403模具在950 ℃的αm＝14．7×10-6 ℃-1，Δt=930 ℃。代入(3)式得：Lcm=0.996Lcj。TC11屬Ti_Al_Mo系，名義成分Ti_6.5Al_3.5Mo_2Zr-0.3Si，相轉(zhuǎn)變α+ββ溫度為1000 ℃±20 ℃，鍛造溫度為800～950 ℃。由于TC11的變形抗力對變形溫度和變形速度非常敏感，若采用一般的模鍛工藝，模具對坯料的冷卻使鍛坯的實際溫度往往低于規(guī)范鍛造溫度，變形抗力增大，提高設(shè)備噸位則塑性變低，大大限制了模鍛的變形量。等溫鍛造即把毛坯加熱，放入被加熱到鍛造溫度的恒溫模具中，并以較慢的變形速度變形，不僅可以保持鍛坯溫度，且變形抗力大大減小，降低了設(shè)備的噸位。

模具設(shè)計的主要特點是通用性好，通過更換凸模、芯模和凹?？慑懗龈鞣N形狀的鍛件。閉式鍛結(jié)構(gòu)可省去鍛件毛邊材料的消耗和毛邊所需的變形功，使流線分布更合理，并提高了鍛件質(zhì)量。電阻加熱器制造簡單，它靠傳導(dǎo)和輻射來傳遞熱量，雖然第一件升溫時間長，但對小批量生產(chǎn)的航空鍛件是適用的。模具加熱采用單體式電阻絲加熱器，安裝在上底板上。加熱器總功率39 kW,經(jīng)7～8 h后可將重量為410 kg的3級盤模具和360 kg的上、下模座加熱到950 ℃±10 ℃。加熱器在加熱、保溫和壓制過程中使用，在加熱器底部與下水冷板間隙處用硅酸鋁釬維板封堵，減少熱量散失。凸凹模離型面較近處鉆有深度為30 mm的測溫孔，并裝熱電偶，以測定凸凹模型面的溫度，用凸模上的熱電偶自動控制凸凹模的溫度。

為了獲得高精度的鍛件，必須考慮加熱對鈦合金鍛件幾何尺寸和K403模具幾何尺寸的影響。確定模具型腔尺寸的原則是保證鍛件成形后常溫下符合鍛件的尺寸要求。計算采用以下公式：
Lgj=Lcj(1+αjΔt) 
Lgm=Lcm(1+αmΔt) 
式中：Lcm——常溫下模具的名義尺寸，mm；
Lcj——常溫下鍛件的名義尺寸，mm；
Lgm——鍛造溫度下模具的名義尺寸，mm；
Lgj——鍛造溫度下鍛件的名義尺寸，mm；
αm——鍛造溫度下模具平均熱膨脹系數(shù)，℃-1；
αj——鍛造溫度下鍛件平均熱膨脹系數(shù)，℃-1；
Δt——等溫鍛造溫度與常溫的溫差，℃

模具安裝在6 300 kN液壓機上，單體式加熱器對模具及模座加熱，水冷板和模座構(gòu)成通用模架，壓氣機1，2，3級盤模具可安裝在通用模架上。壓氣機盤的鍛件為Ⅰ類鍛件，每爐批鍛件剖切一件分析鍛件的理化性能，且每個鍛件上要專留試料，以分析該鍛件試料的室溫性能和高倍組織，與剖切件對比，判斷該鍛件理化性能是否合格。壓氣機1級盤鍛件專留試料在尾部，2～3級盤專留試料在中心處。為了獲得細小的等軸晶粒，環(huán)(餅)坯必須有足夠大的變形程度。壓氣機1級盤環(huán)坯主要考慮能夠放入凹模型腔中，并保證環(huán)坯體積等于鍛件體積，環(huán)坯尺寸確定為270 mm×145 mm×55 mm。這樣，1級盤等溫鍛造的斷面縮減率εF＝28.3%。對于2，3級盤等溫鍛造的變形量考慮在50%～80%，為便于管理，2，3級盤用的餅坯尺寸統(tǒng)一確定為180 mm×55 mm。在鍛件成形和熱處理之后，切割下來作理化分析用。www.nmware.com模具采用閉式鍛結(jié)構(gòu)，模座與水冷板用螺釘連接，凸、凹模與模座也用螺釘連接。模座與水冷板之間夾有二層石棉板，上、下水冷板開有水冷槽，工作時通水冷卻，以保護液壓機和改善操作條件。液壓機慢速系統(tǒng)改造方案據(jù)資料報道，鈦合金Ti_6Al_6V_2Sn在接近β轉(zhuǎn)變溫度范圍、滑塊速度由1.27 m/s降到0.015 m/s時，其變形抗力由1 100 MPa下降到250 MPa,下降率約為70%。由此可以看出，選擇較低的變形速度，可使餅坯變形過程中流動應(yīng)力降低，從而改善模具的受力狀況，以便用噸位較小的液壓機鍛造較大的盤件。