鈦合金鍛造的模鍛工藝 |
[ 信息發(fā)布:本站 | 發(fā)布時間:2016-12-06 | 瀏覽:541次 ] |
| 模鍛通常是用來制造外形和尺寸接近成品，隨后只進行熱處理和切削加工的最后毛坯。鍛造溫度和變形程度是決定合金組織、性能的基本因素。鈦合金的熱處理與鋼的熱處理不同，對合金的組織不起決定作用。因此，鈦合金模鍛的最后工步的工藝規(guī)范具有特別重要的作用。 為了使鈦合金模鍛件能同時獲得較高的強度和塑性，必須使毛坯的整體變形量不低于30%，變形溫度不超過相變溫度，并且應力求溫度和變形程度在整個變形毛坯中盡可能分布均勻。 鈦合金模鍛件組織和性能均勻性不及鋼鍛件。在金屬激烈流動區(qū)，經再結晶熱處理后，其低倍為模糊晶，高倍為等軸細晶；在難變形區(qū)，因變形量小或無變形，其組織往往保留變形前的狀態(tài)。因此在模鍛一些重要的鈦合金零件(如壓氣機盤、葉片等)時，除了控制變形溫度在TB以下和適當?shù)淖冃纬潭韧猓刂圃鞯慕M織是十分重要的，否則，粗晶組織或某些缺陷會遺傳到鍛件中，而且其后的熱處理又無法消除，將導致鍛件報廢。 錘上模鍛外形復雜的鈦合金鍛件時，在熱效應局部集中的急劇變形區(qū)域內，即使嚴格控制加熱溫度，金屬的溫度可能還是會超過合金的TB。例如模鍛橫截面為工字形的鈦合金毛坯時，錘擊過重，中間 (腹板區(qū))部分的溫度因變形熱效應的作用比邊緣部分高約100℃。另外，在難變形區(qū)和具有臨界變形程度區(qū)域，在模鍛之后加熱過程中易形成塑性和持久強度都比較低的粗晶組織。所以錘上模鍛外形復雜的鍛件，其力學性能常常很不穩(wěn)定。 降低模鍛加熱溫度雖然可以消除毛坯產生局部過熱的危險，但將導致變形抗力急劇提高，增加工具磨損和動力消耗，還必須使用更大功率的設備。 錘上模鍛時，采用多次輕擊方法也能夠減輕毛坯局部過熱?？墒牵@是必須增加加熱火次，以補償毛坯與較冷的模具接觸所損失的熱量。 模鍛形狀比較簡單的鍛件，且對變形金屬的塑性和持久強度指標要求又不太高時，以采用錘鍛為佳。但β合金不宜采用錘鍛，因模鍛過程中的多次加熱會對力學性能產生不利影響。與鍛錘相比，壓力機(液壓機等)的工作速度大大降低，能減小合金的變形抗力和變形熱效應。在液壓機上模鍛鈦合金時，毛坯的單位模鍛力比錘上模鍛約低30%，從而可提高模具的壽命。熱效應的降低還減小金屬過熱和溫升超過TB的危險。 用壓力機模鍛時，在單位壓力與鍛錘模鍛相同的條件下，可降低毛坯加熱溫度50～100℃。這樣，被加熱的金屬與周期氣體的相互作用以及毛坯與模具之間的溫差也相應地降低，從而提高變形的均勻性，模鍛件的組織均勻性也大大提高，力學性能一致性也隨之提高。降低變形速度，數(shù)值增長最明顯的是面縮率，面縮率對過熱造成的組織缺陷最敏感。 鈦合金變形的特點是比鋼更難流入深而窄的模槽。這是因為鈦的變形抗力高，與工具的摩擦力較大以及毛坯的接觸表面冷卻太快。為改善鈦合金的流動性和提高模具壽命。通常的做法是加大模鍛斜度和圓角半徑并使用潤滑劑：鍛模上的毛邊橋部高度較鋼大，一般大2mm左右。 為了使型槽容易充滿，有時可采用橋部尺寸非均勻的毛邊槽來限制或加速金屬向型槽某部分的流動。例如，一個長方盒形鍛件(如圖12所示)，前后側壁較??；左右側壁較厚。當在盒形件四周采用B-B所示的毛邊槽時，由于金屬流入左右側壁的阻力小，致使金屬向較薄的前后側壁流動困難，充填不滿。后來，在前后側壁仍采用B-B所示毛邊槽，而左右側壁改用A-A所示毛邊槽，由于橋部尺寸寬，加之阻尼溝的阻礙，使得前后較薄的側壁完全充滿，而且金屬較采用前述毛邊槽方式節(jié)約。 提高鈦合金流動性、降低變形抗力最有效的辦法之一是提高模具的預熱溫度。國內外近二三十年以來發(fā)展起來的等溫模鍛、熱模模鍛，為解決大型復雜的鈦合金精密鍛件的成形提供了可行的方法。這種方法已廣泛用于鈦合金鍛件生產。 當采用閉式模鍛方法模鍛鈦合金時，由于壓力大而降低了模具的壽命。因此，閉式模鍛必須嚴格限定原始毛坯的體積，這使備料工序復雜化。是否采用閉式模鍛，要從成本和工藝可行性兩方面考慮。開式模鍛時，毛邊損耗占毛坯重量的15%～20%，夾持部分的工藝性廢料(如果按模鍛條件必須留有此部分)占毛坯重量的 10%。毛邊金屬相對損耗通常是隨毛坯重量的減少而增加，某些結構不對稱、截面面積差較大以及存在難以充填的部分的鍛件，毛邊消耗可高達50%。閉式模鍛雖無毛邊損耗，但制坯工藝復雜，需要添加較多過渡具型槽，無疑會增加輔助費用。 |
