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CN109482799A - 一种带法兰gh4169机匣锻件的制造方法 - Google Patents

一种带法兰gh4169机匣锻件的制造方法 Download PDF

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CN109482799A
CN109482799A CN201811526586.XA CN201811526586A CN109482799A CN 109482799 A CN109482799 A CN 109482799A CN 201811526586 A CN201811526586 A CN 201811526586A CN 109482799 A CN109482799 A CN 109482799A
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张华�
罗鸿飞
杨家典
吴永安
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张园园
杨汝彪
安世豪
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Abstract

本发明属于锻件制备技术领域，尤其是一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，采用整体胎膜成形的方法生产带法兰GH4169机匣锻件，具体包括以下步骤：锯切，预热，镦粗、冲孔，马架扩孔，胎膜成形。本制造方法生产的GH4169合金带法兰机匣锻件，外形尺寸满足零件加工要求，且易成形；制造过程中机加工去除的余量较小，更能保持锻件流线的完整，且后续加工的周期短，材料利用率高；内部组织均匀，不需进行焊接，从而解决了焊接带来的组织差异及变形问题。

Description

一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法
技术领域
本发明属于锻件制备技术领域，尤其是一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法。
背景技术
GH4169合金是一种沉淀强化的镍基高温合金，具有变形抗力大、变形温度范围窄等特点，广泛应用在能源、航空航天、石油、核工业等领域。GH4169合金的合金化程度较高，且塑性较一般合金差，而锻件的组织和性能对锻造工艺参数十分敏感，这导致GH4169合金锻件的组织和性能在制造过程中不易控制。
带单边法兰的机匣锻件(如图6所示)是航空发动机重要组成部件之一，在制造过程中普遍存在成形难度大的问题。目前生产带法兰机匣锻件的方法为分段制造与焊接或是使用大壁厚环件直接机加，这种生产方法存在以下缺点：1、通过分段制造再焊接得到的零件，其焊缝处材料组织与零件其它区域组织存在差异，造成零件性能下降；2、分段制造的几个锻件间在组织及性能上存在差异，影响零件整体性能；3、焊接后存在焊接应力，后续加工和使用过程中会因应力释放产生较大变形；4、使用大壁厚环件直接机加，需要去除大量材料，导致材料浪费，且加工的周期较长经济性差；5、使用大壁厚环件直接机加，破坏了锻件流线的完整性，降低了零件的整体性能。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明采用整体胎模成形的方法生产带法兰GH4169机匣锻件，具体是通过以下技术方案实现的：
一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，包括以下步骤：
a、锯切：将GH4169棒材按一定规格进行锯切；
b、预热：将锯切好的GH4169棒材以一定的加热方式加热至1030-1050℃并保温；
c、镦粗、冲孔：将加热保温的GH4169棒材进行镦粗、冲孔，获得环坯；
d、马架扩孔：将环坯套在马杠上，放在马架上，在压机带动下，上砧对环坯施加压力F1，同时使用机械手将环坯进行转动，使环坯的壁厚减小，内、外径扩大，获得矩形环坯；
e、胎膜成形：将矩形环坯放入胎膜中，再将冲头放入矩形环坯一端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F2，使冲头压入矩形环坯中，同时矩形环坯将填充满胎膜，从而获得锻件。
优选地，所述的GH4169棒材的化学成分为：0.015～0.060％C、17.00～21.00％Cr、2.80～3.30％Mo、4.75～5.50％Nb、0.75～1.15％Ti、0.30～0.70％Al、50.00～55.00％Ni、≤0.10％Ta、≤1.00％Co、≤0.35％Mn、≤0.35％Si、≤0.015％S、≤0.015％P、≤0.01％Mg、≤0.006％B、≤0.30％Cu、其余为Fe。
优选地，所述的步骤b，保温是根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min。
优选地，所述的步骤c，GH4169棒材在镦粗、冲孔前加热，加热温度为1030-1050℃，始锻温度为1010-1020℃，终锻温度≥870℃，镦粗冲孔时所用的压力为2500T-4800T，镦粗冲孔使得棒材的变形量为32％。
优选地，所述的步骤d，环坯在马架扩孔前加热，加热温度为1030-1050℃，始锻温度为1010-1020℃，终锻温度≥870℃，马架扩孔使得环坯的变形量为37％。
优选地，所述的步骤e，矩形环坯在胎膜成形前加热，加热温度为1030-1050℃，始锻温度为1010-1020℃，终锻温度≥870℃，胎膜成形使得矩形环坯的变形量为8％。
优选地，所述的压力F1为3500～4800T。
优选地，所述的压力F2为2500～3300T。
本发明的有益效果在于：
本制造方法生产的带法兰GH4169机匣锻件，外形尺寸满足零件加工要求，且易成形；制造过程中机加工去除的余量较小，更能保持锻件流线的完整，且后续加工的周期短，材料利用率高；内部组织均匀，不需进行焊接，从而解决了焊接带来的组织差异及变形问题。
附图说明
图1为环坯的结构示意图。
图2为马架扩孔示意图。
图3为矩形环坯的结构示意图。
图4为胎膜成形示意图
图5为本发明加工工艺制造出来的锻件的结构示意图。
图6为带单边法兰的机匣锻件的结构示意图
1-环坯，2-马杠，3-马架，4-上砧，5-矩形环坯，6-胎膜，7-冲头，8-上砧。
具体实施方式
下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，包括以下步骤：
a、锯切：将GH4169棒材按φ450×1296mm进行锯切；
b、预热：将锯切好的GH4169棒材以一定的加热方式加热至1040℃并保温，保温是根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min；
c、镦粗、冲孔：将保温的GH4169棒材在1030℃下加热至1010℃后进行镦粗、冲孔，镦粗冲孔时所用的压力为2500T，终锻温度≥870℃，镦粗冲孔使得棒材的变形量为32％，获得环坯；
d、马架扩孔：将环坯在1040℃下加热至温度≥870℃后套在马杠上，放在马架上，在压机带动下，上砧对环坯施加压力F1(3500T)，同时使用机械手将环坯进行转动，使环坯的壁厚减小，内、外径扩大；终锻温度≥870℃，马架扩孔使得环坯的变形量为37％，获得矩形环坯；
e、胎膜成形：将矩形环坯在1030℃下加热至1010℃后放入胎膜中，再将冲头放入矩形环坯一端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F2(2500T)，使冲头压入矩形环坯中，同时矩形环坯将填充满胎膜；终锻温度≥870℃，胎膜成形使得矩形环坯的变形量为8％，获得锻件。
所述的GH4169棒材的化学成分为：0.015～0.060％C、17.00～21.00％Cr、2.80～3.30％Mo、4.75～5.50％Nb、0.75～1.15％Ti、0.30～0.70％Al、50.00～55.00％Ni、≤0.10％Ta、≤1.00％Co、≤0.35％Mn、≤0.35％Si、≤0.015％S、≤0.015％P、≤0.01％Mg、≤0.006％B、≤0.30％Cu、其余为Fe。
实施例2
一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，包括以下步骤：
a、锯切：将GH4169棒材按φ450×1296mm进行锯切；
b、预热：将锯切好的GH4169棒材以一定的加热方式加热至1050℃并保温，保温是根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min；
c、镦粗、冲孔：将保温的GH4169棒材在1040℃下加热至1020℃后进行镦粗、冲孔，镦粗冲孔时所用的压力为3500T，终锻温度≥870℃，镦粗冲孔使得棒材的变形量为32％，获得环坯；
d、马架扩孔：将环坯在1030℃下加热至1010℃后套在马杠上，放在马架上，在压机带动下，上砧对环坯施加压力F1(4000T)，同时使用机械手将环坯进行转动，使环坯的壁厚减小，内、外径扩大；终锻温度≥870℃，马架扩孔使得环坯的变形量为37％，获得矩形环坯；
e、胎膜成形：将矩形环坯在1050℃下加热至1030℃后放入胎膜中，再将冲头放入矩形环坯一端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F2(3000T)，使冲头压入矩形环坯中，同时矩形环坯将填充满胎膜；终锻温度≥870℃，胎膜成形使得矩形环坯的变形量为8％，获得锻件。
所述的GH4169棒材的化学成分为：0.015～0.060％C、17.00～21.00％Cr、2.80～3.30％Mo、4.75～5.50％Nb、0.75～1.15％Ti、0.30～0.70％Al、50.00～55.00％Ni、≤0.10％Ta、≤1.00％Co、≤0.35％Mn、≤0.35％Si、≤0.015％S、≤0.015％P、≤0.01％Mg、≤0.006％B、≤0.30％Cu、其余为Fe。
实施例3
一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，包括以下步骤：
a、锯切：将GH4169棒材按φ450×1296mm进行锯切；
b、预热：将锯切好的GH4169棒材以一定的加热方式加热至1030℃并保温，保温是根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min；
c、镦粗、冲孔：将保温后的GH4169棒材在1050℃下加热至1030℃后进行镦粗、冲孔，终锻温度≥870℃，镦粗冲孔时所用的压力为4800T，镦粗冲孔使得棒材的变形量为32％，获得环坯；
d、马架扩孔：将环坯在1050℃下加热至1030℃后套在马杠上，放在马架上，在压机带动下，上砧对环坯施加压力F1(4800T)，同时使用机械手将环坯进行转动，使环坯的壁厚减小，内、外径扩大；终锻温度≥870℃，马架扩孔使得环坯的变形量为37％，获得矩形环坯；
e、胎膜成形：将矩形环坯在1040℃下加热至1020℃后放入胎模中，再将冲头放入矩形环坯一端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F2(3300T)，使冲头压入矩形环坯中，同时矩形环坯将填充满胎膜；终锻温度≥870℃，胎膜成形使得矩形环坯的变形量为8％，获得锻件。
所述的GH4169棒材的化学成分为：0.015～0.060％C、17.00～21.00％Cr、2.80～3.30％Mo、4.75～5.50％Nb、0.75～1.15％Ti、0.30～0.70％Al、50.00～55.00％Ni、≤0.10％Ta、≤1.00％Co、≤0.35％Mn、≤0.35％Si、≤0.015％S、≤0.015％P、≤0.01％Mg、≤0.006％B、≤0.30％Cu、其余为Fe。
实验例1
取本发明实施例制造的锻件，锻件弦向任取2个平行样，测试锻件的力学性能和持久性能，结果如表1和表2所示：
表1力学性能
表2持久性能
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (8)

1.一种带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，包括以下步骤：
a、锯切：将GH4169棒材按一定规格进行锯切；
b、预热：将锯切好的GH4169棒材以一定的加热方式加热至1030-1050℃并保温；
c、镦粗、冲孔：将加热保温的GH4169棒材进行镦粗、冲孔，获得环坯；
d、马架扩孔：将环坯套在马杠上，放在马架上，在压机带动下，上砧对环坯施加压力F1，同时使用机械手将环坯进行转动，使环坯的壁厚减小，内、外径扩大，获得矩形环坯；
e、胎膜成形：将矩形环坯放入胎膜中，再将冲头放入环坯一端，在压机带动下，上砧对冲头施加压力F2，使冲头压入矩形环坯中，同时矩形环坯将填充满胎膜，从而获得锻件。
2.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的GH4169棒材的化学成分为：0.015～0.060％C、17.00～21.00％Cr、2.80～3.30％Mo、4.75～5.50％Nb、0.75～1.15％Ti、0.30～0.70％Al、50.00～55.00％Ni、≤0.10％Ta、≤1.00％Co、≤0.35％Mn、≤0.35％Si、≤0.015％S、≤0.015％P、≤0.01％Mg、≤0.006％B、≤0.30％Cu、其余为Fe。
3.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的步骤b，保温是根据棒材的有效厚度，按照每10mm有效厚度保温6min。
4.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的步骤c，GH4169棒材在镦粗、冲孔前加热，加热温度为1030-1050℃，始锻温度为1010-1020℃，终锻温度≥870℃,镦粗冲孔时所用的压力为2500T-4800T，镦粗冲孔使得棒材的变形量为32％。
5.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的步骤d，环坯在马架扩孔前加热，加热温度为1030-1050℃，始锻温度为1010-1020℃，终锻温度≥870℃，马架扩孔使得环坯的变形量为37％。
6.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的步骤e，矩形环坯在胎膜成形前加热，加热温度为1030-1050℃，始锻温度为1010-1020℃，终锻温度≥870℃，胎膜成形使得矩形环坯的变形量为8％。
7.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的压力F1为3500～4800T。
8.如权利要求1所述的带法兰GH4169机匣锻件的制造方法，其特行在于，所述的压力F2为2500～3300T。
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