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锻造工艺对钛棒的组织及性能影响

棒锻造用料主要是各种成分的纯钛和钛合金,材料的原始状态有钛棒、铸锭、粉末和液态金属。金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好,形状和尺寸准确,表面质量好,便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件,不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。在飞机上,钛合金主要用来制造大梁、起落架、桨毂和接头等主要受力构件;在发动机上钛合金主要用来制造转接环、祸轮风扇、压气机盘和叶片等受力受热零件。

钛合金对锻造工艺参数非常敏感,锻造温度、变形量、变形及冷却速度的改变都会引起钛合金组织性能的变化。为更好地控制锻件的组织性能,近几年,热模锻造、等温锻造等先进的锻造技术在钛合金的锻造生产中得到了广泛应用。采用常规锻造工艺方法,一般来说,钛合金可使锻后构件获得等轴组织,从而具有高的室温型性和强度。为解决大型复杂的钛棒精密锻件的成形提供了可行的方法。这种方法已广泛用于钛棒生产。提高钛棒流动性、降低变形抗力最有效的方法之一是提高模具的预热温度。国内外近二三十年以来发展起来的等温模锻、热模模锻。

如何提高钛棒的生产的成品率,其中可以当采用闭式模锻方法模锻钛棒,闭式模锻必需严格限定原始毛坯的体积,这使备料工序复杂化。否采用闭式模锻,要从利润和工艺可行性两方面考虑。随后只进行热处置和切削加工的最后毛坯。锻造温度和变形程度是决定合金组织、性能的基本因素。钛棒的热处理与钢的热处理不同,模锻通常是用来制造外形和尺寸接近废品。对合金的组织不起决定作用。因此,钛棒最后工步的工艺规范具有特别重要的作用。必需使毛坯的整体变形量不低于30%变形温度不逾越相变温度,为了使钛棒同时获得较高的强度和塑性并且应力求温度和变形程度在整个变形毛坯中尽可能分布均匀。

经再结晶热处理后,钛棒和性能均匀性不及钢锻件。金属激烈流动区其低倍为模糊晶,高倍为等轴细晶;难变形区,因变形量小或无变形,其组织往往保管变形前的状态。因此在模锻一些重要的钛棒零件(如压气机盘、叶片等)时,除了控制变形温度在TB以下和适当的变形水平外,控制原毛坯的组织是十分重要的否则,粗晶组织或某些缺陷会遗传到锻件中,而且其后的热处置又无法消除,将导致锻件报废。

热效应局部集中的急剧变形区域内,锤上模锻外形复杂的钛棒锻件时。即使严格控制加热温度,金属的温度可能还是会超过合金的TB例如模锻横截面为工字形的钛棒毛坯时,锤击过重,中间(腹板区)局部的温度因变形热效应的作用比边缘局部高约100℃。另外,难变形区和具有临界变形水平区域,模锻之后加热过程中易形成塑性和耐久强度都比较低的粗晶组织。所以锤上模锻外形复杂的锻件,其力学性能经常很不稳定。但将导致变形抗力急剧提高,降低模锻加热温度虽然可以消除毛坯发生局部过热的危险。增加工具磨损和动力消耗,还必需使用更大功率的设备。开式模锻时,毛边损耗占毛坯重量的15%-20%夹持部分的工艺性废料(如果按模锻条件必需留有此部分)占毛坯重量的10%毛边金属相对损耗通常是随毛坯重量的减少而增加,某些结构不对称、截面面积差较大以及存在难以充填的局部的锻件,毛边消耗可高达50%闭式模锻虽无毛边损耗,但制坯工艺复杂,需要添加较多过渡具型槽,无疑会增加辅助费用。

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点击次数:  更新时间:6/19/2017 11:33:11 AM  【打印此页】  【关闭