一種航空發(fā)動機外涵道用tc4鈦合金環(huán)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法，將TC4鈦合金坯料倒圓角R20，加熱到相變點以下30℃～50℃的變形溫度，保溫時間按6min/10mm計算，經(jīng)第一火鐓粗、沖孔，以及第二火加熱、馬架擴孔以后終軋，最后退火以715℃～725℃保溫85min～95min，風(fēng)冷處理。本發(fā)明采用了外形接近的異形環(huán)，不僅減少了機加量，提高了材料利用率，減少了機加時間，同時也更好的保護(hù)了原有的流線，使產(chǎn)品具備更優(yōu)越的性能。
【專利說明】一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TC4鈦合金具有優(yōu)良的耐蝕性、小的密度、高的比強度及較好的韌性和焊接性等一系列優(yōu)點，在航空航天、石油化工、造船、汽車，醫(yī)藥等部門都得到成功的應(yīng)用。對于普通TC4鈦合金鍛件，現(xiàn)有技術(shù)中的生產(chǎn)工藝較為成熟，而航天發(fā)動機外涵道用的TC4鈦合金異性環(huán)鍛件的質(zhì)量要求高，性能指標(biāo)要求嚴(yán)格，鍛造工藝比較復(fù)雜。
[0003]目前，航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的鍛造通常采用矩形環(huán)，雖然矩形環(huán)件的生產(chǎn)更為簡單，工藝也更為成熟，但是因為外形尺寸與最終產(chǎn)品的外形相差較遠(yuǎn)，所以原材料利用率非常低，而且在最終機加的時候會消耗大量的時間。鈦合金是貴重的金屬原材料，由于利用率低導(dǎo)致大量的浪費將使生產(chǎn)成本大大提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的鍛造原材料利用率低的問題。
[0005]一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法，主要包括以下步驟:
[0006](I)下料、加熱:
[0007]將TC4鈦合金坯料倒圓角R20，加熱到相變點以下30°C~50°C的變形溫度，保溫時間按6min/10mm計算；
[0008](2)第一火鐓粗、沖孔:
[0009]將步驟(I)中的TC4鈦合金坯料鐓粗至變形30%~40%，以沖頭沖孔至孔徑為外徑的55%~65%，鐓粗及沖孔在第一火完成，終鍛溫度> 8500C ；
[0010](3)第二火加熱、馬架擴孔:
[0011]進(jìn)行第二火加熱將沖孔后的坯料加熱到相變點以下30°C~50°C的變形溫度，加熱并保溫，時間按6min/10mm計算，以馬架擴孔至小孔孔徑為小孔外徑的75%~80%，大孔孔徑為大孔外徑的80%~85%，終鍛溫度> 850°C，趁熱回爐，加熱時間按實際厚度以6min/10mm計算,保溫時間為加熱時間的一半；
[0012](4)終軋:
[0013]鍛件終軋為小孔孔徑為小孔外徑的92%~94%，大孔孔徑為大孔外徑的94%~96%，大孔壁傾斜內(nèi)角為65°~70°，終鍛溫度≥850°C;
[0014](5)退火:
[0015]715°C ~725°C 保溫 85min ~95min，風(fēng)冷。
[0016]所述步驟(I)中加熱到相變點以下30°C。
[0017]所述步驟(5)中退火是720°C保溫90min,風(fēng)冷。
[0018]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，不采用矩形環(huán)，而是采用了外形接近的異形環(huán)，并相應(yīng)配合恰當(dāng)?shù)闹圃旆椒?，不僅減少了機加量，提高了材料利用率，減少了機加時間，同時也更好的保護(hù)了原有的流線，使產(chǎn)品具備更優(yōu)越的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0020]圖2為馬架擴孔后孔的切面圖；
[0021]圖3為終軋后孔的切面圖。
【具體實施方式】
[0022]為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0023]TC4鈦合金的主要化學(xué)成分為:Fe ( 0.30，C≤0.10，N≤0.05，H≤0.015，O ≤ 0.20，Al=5.5 ~6.8，V=3.5 ~4.5，其余為 Ti。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明流程包括下料、加熱，第一火鐓粗、沖孔，第二火加熱、馬架擴孔，終軋，退火。下面以規(guī)格為Φ250Χ365πιπι的TC4鈦合金坯料為例來詳細(xì)描述本發(fā)明提供的一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法。
[0025](I)下料、加熱:
[0026]按規(guī)格Φ250 X 365mm的TC4鈦合金棒料，以倒圓角R20的角度下料，加熱到相變點以下3011C的變形溫度,保溫時間按6min/10mm計算。
[0027](2)第一火鐓粗、沖孔:
[0028]將還料繳粗至H=180mm,使用的沖頭尺寸為Φ 150mm,繳粗及沖孔在第一火完成，終鍛溫度≤850°C。
[0029]第一火鐓粗的目的主要是進(jìn)一步細(xì)化TC4鈦合金組織及預(yù)成形。
[0030](3)第二火加熱、馬架擴孔:
[0031]將步驟(2)所得鍛件加熱到相變點以下30°C的溫度，進(jìn)行第二火加熱，保溫時間按6min/10mm計算，以馬架擴孔使擴孔尺寸為小孔孔徑Φ400ι?πι、外徑Φ525ι?πι,大孔孔徑Φ562ι?πι、外徑Φ687ι?πι,大、小孔垂直間距155mm,擴孔后的孔的切面圖如圖2所示；第二火加熱過程中終鍛溫度> 850°C，趁熱回爐按實際厚度以6min/10mm計算，保溫時間減半。
[0032]在第二火加熱過程中，第一火加工遺留下的連續(xù)晶界及粗大片層得到破碎，不能關(guān)切鍛造過程中晶界及初生α片層得到進(jìn)一步球化，從而細(xì)化了顯微組織。由于不存在連續(xù)的晶界，制得的鍛件具有較好的拉伸性能，符合相關(guān)指標(biāo)的要求。
[0033](4)終軋:
[0034]對步驟(3)所得鍛件進(jìn)行終軋，使終軋尺寸為小孔孔徑Φ660πιπι，大孔孔徑Φ765mm、外徑Φ805mm,大、小孔垂直間距115mm,異形段壁厚26mm,大孔壁傾斜內(nèi)角為66°，終軋后的孔的切面圖如圖3所示；終鍛溫度≤850°C。
[0035](5)退火:
[0036]將終軋后的鍛件在720°C保溫90min，風(fēng)冷。
[0037]試驗例I
[0038]取化學(xué)成分如表1所示的TC4鈦合金坯料，隨機平均分為6組，其中，組1、組2、組3分別采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)(采用矩形環(huán))制造方法；組4、組5、組6分別采用本發(fā)明所述的TC4鈦合金環(huán)(采用異性環(huán))的制造方法。最終得到的鍛件根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鍛件拉伸性能的檢測，結(jié)果如表2所示。
[0039]表1TC4鈦合金坯料化學(xué)成分
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法，其特征在于:主要包括以下步驟: (1)下料、加熱: 將TC4鈦合金坯料倒圓角R20，加熱到相變點以下30°C~50°C的變形溫度，保溫時間按Bmin/10mm 計算； (2)第一火鐓粗、沖孔: 將步驟(1)中的TC4鈦合金坯料鐓粗至變形30%~40%，以沖頭沖孔至孔徑為外徑的55%~65%，鐓粗及沖孔在第一火完成，終鍛溫度> 8500C ； (3)第二火加熱、馬架擴孔: 進(jìn)行第二火加熱將沖孔后的坯料加熱到相變點以下30°C~50°C的變形溫度，加熱并保溫，時間按6min/10mm計算，以馬架擴孔至小孔孔徑為小孔外徑的75%~80%，大孔孔徑為大孔外徑的80%~85%，終鍛溫度≥8500C，趁熱回爐，加熱時間按實際厚度以6min/10mm計算，保溫時間為加熱時間的一半； (4)終軋: 鍛件終軋為小孔孔徑為小孔外徑的92%~94%，大孔孔徑為大孔外徑的94%~96%，大孔壁傾斜內(nèi)角為65°~70°，終鍛溫度≥850°C; (5)退火: 715°C ~725°C 保溫 85min ~95min，風(fēng)冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法，其特征在于:所述步驟(1)中加熱到相變點以下30°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動機外涵道用TC4鈦合金環(huán)的制造方法，其特征在于:所述步驟(5)中退火是720°C保溫90min，風(fēng)冷。
【文檔編號】B23P15/00GK103464987SQ201310445136
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】謝撰業(yè), 吳永安, 楊家典, 王治武, 張園園 申請人:貴州航宇科技發(fā)展股份有限公司