行业动态

一、等温锻造的锻造温度
1 锻造温度设定
钛合金坯料已经是具有细小均匀的两相区组织，这种组织已经具有超塑性。钛合金锻造温度都处于钛合金的超塑性变形范围，温度的确定主要是保证锻件达到技术条件规定的组织和性能。
2 锻坯的加热
等温锻造用的钛合金坯料表面应该经过机械加工或喷砂，没有黑皮，涂有防氧化涂料。
采用温度波动范围小于10℃的电炉加热。通常在炉温到加热温度后入炉，快速加热。常用钛合金锻件的等温锻造温度见表9-13.

为了防止带加热元件的炉底板造成坯料底部过热，坯料应该放在便于空气流通的耐热架上，并且坯料之间要留有足够的距离，以防止炉顶的热电偶被冷坯料屏蔽而显示温度过低。

钛合金坯料包括预锻坯的加热不仅仅是加热到温度便于锻造，实际上还是一个组织状态的控制过程，因此加热保温时间不应该尽量短，应该让组织有一个足够转变的时间。通常保温时间按坯料的最小厚度计算，即1mm/min.
二、等温锻造压力设计
利用材料的超塑性的等温锻造工艺，其锻造压力明显低于普通锻造。对于形状较简单的锻件，锻造的单位压力只要材料在锻造温度时的超塑变形流变应力的3~4倍，大多数钛合金的锻造应力为60~70MPa.形状复杂的锻件的锻造应力也只要100~150MPa.过分大的压力容易造成模具损坏，因为模具K3高温合金材料在等温锻造温度950℃时100h的持久强度为220MPa,但是模具的疏松、缩孔是无法避免的，估计模具强度只有180MPa.设计锻造应力取150MPa已经是最大值了。
三、 等温锻造速度设计
等温锻造是利用钛合金的超塑性发展的一种新技术。超塑性是在很慢的变形速率下出现的特性。但是等温锻造是否需要在很慢的变形速率下完成整个锻造过程呢，答案是否定的。等温锻造需要解决普通锻造锻造力大的困难。而锻造的前期锻造力不大，如果采用低的锻造速度，锻造力非常小，设备能力远远没有发挥出来，钛合金在普通锻造速度下的塑性较好，而花费了很长时间，是不合理的。
钛合金等温锻造的速度设计主要是设定初始锻造速度，常用的钛合金等温锻造速度设为5mm/s.对于变形行程特别大的件，可以设定初始锻造速度为10mm/s.对于脆性的钛基复合材料和钛铝金属间化合物，初始锻造速度根据不同材料设定在0.05~0.5mm/s.到了锻造后期，锻坯已经和模具大部分接触，需要填充模腔的细节部分。这时候用常规锻造速度需要很大的锻造力，把速度降低到超塑性范围，需要的力只有常规锻造速度的1/5~1/10.这时的变形量只有总变形量的1/3~1/5.
在设定锻造速度的同时设定锻造压力。起始用快速锻压，压力不是很大。随着变形量的增加，变形压力逐渐提高。到了设定的锻造压力时，由于压力的限制，速度自然下降，这时实际的锻造速度已经不是设定的初始锻造速度，而是锻件自己的随变形速度下降流变应力下降的能力决定的速度。速度下降使钛合金的流变应力明显下降，继续变形，逐渐进入了超塑性变形状态。在保持设定压力下，最后速度可能降低到0.001mm/s.锻件可以充满非常好，实现精密锻造。
四、锻件设计
等温锻件设计成小余量或无余量锻件。采用闭式模锻，没有飞边。航空锻件要求预留2.5~4mm超声波探伤盲区的余量，锻造工艺余量一般留1~2.5mm,脱模角0°~3°,内圆角R5~8mm,外圆角R1~5mm,连皮厚度3~8mm.
等温锻造模具多采用组合模，由多块模块组成。分模面一般指上模与下模的闭合面，放在金属最后成形的地方，并不要求在同一平面。
由于等温锻造材料的变形抗力小，一些小锻件可以同时锻造2个以上锻件。一来可以充分利用压机的能量，提高生产率；二来可以加大锻件的变形量，改善锻件的组织和性能。
五、 等温自由锻造制坯
用等温自由锻造制坯料有很好的效果。制坯料一个目的是得到终锻需要的各部位的金属分配，另一个目的是得到合乎技术条件的低倍和高倍组织。形状制备可以采用普通锻造，但是等温锻造制坯的表面光洁，不用加工就可进行超声波探伤，这是普通锻造做不到的。等温锻造没有激冷造成的变形死区，而且一火次压下的变形比达到5~10,甚至更大，可以很好地细化晶粒，获得良好的低倍和高倍组织，满足超声波探伤指标要求。

六、等温锻件工序设计
1 小、中型锻件
小、中型锻件的工序设计为：圆光棒下料－涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一等温自由锻坯料－清除表面涂料－再涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一一次等温锻造成形精密锻件一热处理一去除连皮、毛刺一喷砂一检验。
2 大型轴对称件
大型轴对称件（以盘为例）的工序设计为：圆光棒下料－涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一等温自由锻饼或环一清除表面涂料一机加工一超声波探伤检验－再涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一一次等温锻造成形精密锻件一热处理一去除连皮、毛刺－喷砂一检验。
3 大型非轴对称件
大型非轴对称件（以大型叶片为例）的工序设计为：圆光棒下料－涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一等温自由锻坯料一清除表面涂料－再涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一等温锻造预锻件－超声波探伤检验－清除表面涂料－再涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一一次等温锻造成形精密锻件一热处理、矫形联合操作一去除连皮、毛刺一喷砂一检验。
4 特大非轴对称件
特大非轴对称件（以大型框为例）的工序设计为：矩形棒下料－涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料－自由锻荒坯料－清除表面涂料一再涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一等温锻造预锻件一去除连皮、毛刺－超声波探伤检验－清除表面涂料－再涂刷（喷涂）防氧化润滑涂料一一次等温锻造成形精密锻件一热处理、矫形联合操作一去除毛刺、取下试样块一锻件喷砂一检验。

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