一种锻造钛合金平行四边形坯料的方法
阅读说明：本技术 一种锻造钛合金平行四边形坯料的方法 (Method for forging titanium alloy parallelogram blank ) 是由 邹斌 李亚玮 张延珍 孟文可 范道伟 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种锻造钛合金平行四边形坯料的方法,其特征在于,所述制坯方法包括如下过程：锻造荒型一火,将钛合金棒料加热至T<Sub>β</Sub>-(20℃～50℃),镦粗至工艺要求的高度,接着将钛合金棒料整形为平行四边形坯料；锻造荒型二火：将一火锻造后的平行四边形坯料加热至T<Sub>β</Sub>-(20℃～50℃),再放入胎膜中进行展料,使形成的平行四边形荒型满足图纸及工艺要求。(The invention relates to a method for forging a titanium alloy parallelogram blank, which is characterized by comprising the following steps: forging the ingot by one heating to T β Upsetting to a height required by the process at the temperature of minus 20-50 ℃, and then shaping the titanium alloy bar stock into a parallelogram blank; forging a pierced billet and carrying out secondary heating: heating the parallelogram blank after one-fire forging to T β And (5) after being subjected to the temperature ranging from minus 20 ℃ to 50 ℃, the raw material is placed into a fetal membrane for spreading, so that the formed parallelogram waste shape meets the requirements of drawings and processes.)
技术领域
本发明涉及钛合金自由锻造热加工技术领域，尤其涉及Ti-6Al-4V平行四边形的锻造成型。
背景技术
钛合金具有轻质、比强度高、高温性能优良、抗腐蚀能力强的优点，是航空、航天、兵器、舰船等领域应用的重要材料。航空工业是钛合金高端应用的主要领域，而其中钛合金用量最大的合金牌号是Ti-6Al-4V(TC4)中等强度的两相钛合金，占钛合金产量的70％左右，主要用于飞机结构件。随着航空工业的发展，为了提高飞机的安全可靠性、延长寿命、提高结构效益，飞机的设计发展趋势是减少焊接，逐渐采用大型锻件和大型整体锻件所代替，而飞机上的零件多属于复杂的结构件，故其主要是由模锻件或者模锻件经过机加后获得的。
发明目的是保证荒型尺寸形状基本一致。
本发明的上述目的是，具体通过以下技术方案实现：
一种锻造钛合金平行四边形坯料的方法，所述制坯方法包括如下过程：锻造荒型一火，将钛合金棒料加热至Tβ-(20℃～50℃)，镦粗至工艺要求的高度，接着将钛合金棒料整形为平行四边形坯料；锻造荒型二火：将一火锻造后的平行四边形坯料加热至Tβ-(20℃～50℃)，再放入胎膜中进行展料，使形成的平行四边形荒型满足图纸及工艺要求。
优选地，锻造荒型一火中，整形前，沿钛合金棒料上端头的棱边进行倒角。
优选地，锻造荒型二火中，具体展料过程为：先沿平行四边形坯料锐角方向从中间向两边展料，在其中间留有一部分富余的坯料，再沿平行四边形坯料钝角方向展料，使这部分富余的坯料沿平行四边形坯料的钝角方向流动。
优选地，所述制坯方法适用的钛合金锻造过程为：锻造荒型一火、锻造荒型二火、将钛合金平行四边形荒型一分为二、预锻、终锻、退火。
优选地，锻造荒型一火、锻造荒型二火步骤中的加热温度为Tβ-35℃。
优选地，所述钛合金为Ti-6Al-4V。
优选地，锻造荒型一火中整形出的平行四边形坯料尺寸小于胎膜型腔尺寸20-30％。
优选地，预锻、终锻步骤中的加热温度为Tβ-30℃，退火制度为777℃，保温3小时，空冷。
本发明的有益效果为制备荒型时采用胎膜锻造，操作时巧妙展料，保证荒型尺寸形状基本一致，为后续模锻合格率提高做足准备。
附图说明
图1是本发明钛合金材料锻荒时沿棒料上端头棱边锻压；
图2是本发明锻荒一火整形后平行四边形荒型；
图3是本发明锻荒二火时展料方式，箭头代表沿锐角方向送料；
图4是本发明锻荒二火时展料方式，箭头代表沿钝角方向送料；
图5是本发明平行四边形荒型一分为二示意图。
具体实施方案
下面将结合附图1～5对本发明进行详细说明。
钛合金模锻件成型需要制荒、预锻及终锻三个主要的锻造工序完成，预锻和终锻都是靠模具保证成型，故重点就在荒型的制备工序，若荒型的尺寸差异太大，后续模锻工序制造的锻件成型稳定性较差。本发明具体通过以下技术方案实现：
锻造荒型一火，将钛合金棒料加热至Tβ-35℃，镦粗至工艺要求高度，接着沿棒料上端头的棱边倒角，并整形为平行四边形坯料；该工序的优点在于直接沿端头倒棱，与以往的先拍方整形再倒棱相比，优化工步，节省操作时间，进一步地也就减少了火次；
锻造荒型二火：将平行四边形放入胎膜中开始展料，若沿平行四边形锐角方向从中间向两边展料完成后换钝角方向送料，则四边形的钝角总是缺肉严重，而锐角方向已产生毛刺；最终造成模锻件一边圆角充不满，影响产品合格率。针对此问题，本发明提供了一种展料方法，先沿锐角方向从中间向两边展料，在其中间留一部分富余坯料，换钝角方向展料时，这部分富余坯料沿平行四边形的钝角方向流动使得荒型满足图纸及工艺要求。
具体方案如下：
步骤1：将棒料加热至Tβ-35℃，冷料保温时间按0.6～0.8min/mm，出炉后镦粗至370±5mm，然后直接沿上端头的棱边倒角，见附图1，接着整形锻造至410±5mm×340±5mm×150±2mm，见附图2；
步骤2：将平行四边形加热至Tβ-35℃，保温相应时间出炉，放入胎膜中展料，在距中心位置20cm左右的位置沿83°角两个方向分别送料，接着将保留的富余坯料从中间向两个钝角方向分别送料，用胎膜保证荒型尺寸形状，见附图3～4；
步骤3：使用锯床或水切割将平行四边形一分为二，附图5；
步骤4：将荒型加热至Tβ-35℃，保温相应时间出炉后，放入预锻模具锻造；
步骤5：将荒型加热至Tβ-35℃，保温相应时间出炉后，放入终锻模具锻造；
步骤6：将模锻件进行退火处理，退火制度为777℃，保温3小时，空冷。
经上述方案得到的模锻件产品尺寸、形状及性能均满足使用要求。
具体实施方式
图1是本发明钛合金材料锻荒时沿棒料上端头棱边锻压；
图2是本发明锻荒一火整形后平行四边形荒型；
图3是本发明锻荒二火时展料方式，箭头代表沿锐角方向送料；
图4是本发明锻荒二火时展料方式，箭头代表沿钝角方向送料；
图5是本发明平行四边形荒型一分为二示意图。
具体实施方案
下面将结合附图1～5对本发明进行详细说明。
钛合金模锻件成型需要制荒、预锻及终锻三个主要的锻造工序完成，预锻和终锻都是靠模具保证成型，故重点就在荒型的制备工序，若荒型的尺寸差异太大，后续模锻工序制造的锻件成型稳定性较差。本发明具体通过以下技术方案实现：
锻造荒型一火，将钛合金棒料加热至Tβ-35℃，镦粗至工艺要求高度，接着沿棒料上端头的棱边倒角，并整形为平行四边形坯料；该工序的优点在于直接沿端头倒棱，与以往的先拍方整形再倒棱相比，优化工步，节省操作时间，进一步地也就减少了火次；
锻造荒型二火：将平行四边形放入胎膜中开始展料，若沿平行四边形锐角方向从中间向两边展料完成后换钝角方向送料，则四边形的钝角总是缺肉严重，而锐角方向已产生毛刺；最终造成模锻件一边圆角充不满，影响产品合格率。针对此问题，本发明提供了一种展料方法，先沿锐角方向从中间向两边展料，在其中间留一部分富余坯料，换钝角方向展料时，这部分富余坯料沿平行四边形的钝角方向流动使得荒型满足图纸及工艺要求。
具体方案如下：
步骤1：将棒料加热至Tβ-35℃，冷料保温时间按0.6～0.8min/mm，出炉后镦粗至370±5mm，然后直接沿上端头的棱边倒角，见附图1，接着整形锻造至410±5mm×340±5mm×150±2mm，见附图2；
步骤2：将平行四边形加热至Tβ-35℃，保温相应时间出炉，放入胎膜中展料，在距中心位置20cm左右的位置沿83°角两个方向分别送料，接着将保留的富余坯料从中间向两个钝角方向分别送料，用胎膜保证荒型尺寸形状，见附图3～4；
步骤3：使用锯床或水切割将平行四边形一分为二，附图5；
步骤4：将荒型加热至Tβ-35℃，保温相应时间出炉后，放入预锻模具锻造；
步骤5：将荒型加热至Tβ-35℃，保温相应时间出炉后，放入终锻模具锻造；
步骤6：将模锻件进行退火处理，退火制度为777℃，保温3小时，空冷。
经上述方案得到的模锻件产品尺寸、形状及性能均满足使用要求。