Gh4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其步驟為：將GH4169合金加熱至1000±10℃，經(jīng)變形量為40％～50％的鍛造變形后，在890℃保溫10小時(shí)，再升溫至950℃保溫3小時(shí)，得到細(xì)晶的GH4169合金坯料；再加熱到鍛造溫度，經(jīng)鐓粗、沖孔、平高度，得到該合金環(huán)坯；在1060℃～1080℃的溫度下，以最大為1.7mm/s的進(jìn)給速度軋制成形，獲得GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。該方法能使GH4169合金在成形過程中處于超塑性狀態(tài)，從而獲得性能和尺寸均符合要求的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。該環(huán)形件主要作為連接環(huán)、軸承環(huán)等被廣泛地用于航空、航天等工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械裝備上。
【專利說明】GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種超塑性成形方法，特別是涉及了一種GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜截面環(huán)形件作為連接、回轉(zhuǎn)支承環(huán)、軸承環(huán)等被廣泛地用于航空、航天、工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電、石油化工等工業(yè)領(lǐng)域的大型機(jī)械裝備上。這類環(huán)件服役條件苛刻，對(duì)其使用性能要求較高，而且環(huán)形件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的成形方法很難同時(shí)滿足環(huán)形件的性能和尺寸要求。
[0003]超塑性成形技術(shù)由于具有變形抗力低、材料塑性高、可以一次精密成形復(fù)雜零件等優(yōu)點(diǎn)而在航空、航天等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。目前，對(duì)于GH4169合金超塑性的研究，僅限于材料的拉伸試驗(yàn)中；而在環(huán)軋領(lǐng)域中，對(duì)GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形尚未見到報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種使用細(xì)小均勻晶粒的GH4169合金坯料來實(shí)現(xiàn)GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，該坯料在一定的應(yīng)變速率和溫度范圍內(nèi)能使GH4169合金處于超塑性狀態(tài)，從而在較小的壓力下，獲得性能和尺寸均符合要求的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其技術(shù)方案包括以下步驟:
[0006](I)按一定規(guī)格將GH4169合金下料成棒材；
[0007](2)將上述GH4169合金進(jìn)行晶粒細(xì)化處理，制備細(xì)晶的GH4169合金坯料；
[0008](3)將上述GH4169合金坯料，加熱到鍛造溫度后，經(jīng)鐓粗、沖孔、平高度，制成GH4169合金環(huán)坯；
[0009](4)對(duì)上述GH4169合金環(huán)坯進(jìn)行超塑性成形，得到GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。
[0010]上述步驟⑵所述對(duì)GH4169合金晶粒細(xì)化處理的方法為:將GH4169合金棒材加熱到1000± 10°C，到溫后，對(duì)其進(jìn)行變形量為40%?50%的鍛造變形；再將其加熱到890°C保溫10小時(shí)后，升溫至950°C保溫3小時(shí)，得到細(xì)晶的GH4169合金坯料。
[0011]上述步驟(3)所述GH4169合金環(huán)坯的高度應(yīng)與最終成形的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件高度相同。
[0012]上述步驟(4)所述超塑性成形的過程為:先對(duì)GH4169合金環(huán)坯進(jìn)行包套處理，使后續(xù)鍛造處于相對(duì)恒定的溫度下；將6財(cái)169合金環(huán)坯加熱至1080°C，保溫一段時(shí)間后，裝入環(huán)軋機(jī)；將軋環(huán)機(jī)的主輥轉(zhuǎn)速調(diào)至1.0rad/s，在1060°C?1080°C的溫度下，以最大為
1.7mm/s的進(jìn)給速度將所述GH4169合金坯料經(jīng)軋制成形，獲得GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。
[0013]進(jìn)一步地，最大進(jìn)給速度的計(jì)算方式如下:
?-ν
[0014]V0--~^―
(1-/0 v'Rh
[0015]式中，
[0016]V0為最大進(jìn)給速度；
[0017]ε為GH4169合金超塑性變形允許的最大應(yīng)變速率；
[0018]V為GH4169合金環(huán)件的總體積；
[0019]μ為GH4169合金在鍛造溫度時(shí)的摩擦系數(shù)；
[0020]V1為主輥的轉(zhuǎn)速；
[0021]R為主輥的半徑；
[0022]h為環(huán)件的高度。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0024]本發(fā)明所述的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，將GH4169合金棒材加熱到1000±10°c，到溫后，對(duì)其進(jìn)行變形量為40%?50%的鍛造變形，能夠獲得具有細(xì)小晶粒的GH4169合金；鍛后的GH4169合金坯料加熱到890°C保溫10小時(shí)能夠析出足夠多數(shù)量的S相，限制了再結(jié)晶晶粒的結(jié)晶遷移，對(duì)細(xì)化晶粒起到了輔助作用，有助于控制后續(xù)超塑性成形時(shí)再結(jié)晶的晶粒尺寸，從而保證能夠獲得力學(xué)性能良好的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件；再將GH4169合金升溫至950°C保溫3小時(shí)能夠消除由于鍛造生產(chǎn)的晶粒大小不均勻現(xiàn)象，獲得等軸均勻的細(xì)小晶粒，經(jīng)測(cè)試，該GH4169合金的晶粒尺寸大小為5 μ m (符合GH4169合金超塑性要求的小于10 μ m)，且呈等軸的均勻分布。GH4169合金經(jīng)過晶粒細(xì)化處理后，能夠有效地提高材料的延伸率，降低流動(dòng)應(yīng)力。
[0025]經(jīng)過上述晶粒細(xì)化處理的GH4169合金在1060°C?1080°C的溫度下，以最大
1.7mm/s的進(jìn)給速度進(jìn)行軋制時(shí)，應(yīng)變速度的最大值為8X 10-4s_l，此時(shí)，GH4169合金滿足超塑性條件，達(dá)到了超塑性狀態(tài)。經(jīng)測(cè)試，此時(shí)GH4169合金的延伸率能夠達(dá)到220?265%，能夠完全滿足GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)件的成形要求。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施本發(fā)明所述的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，需要提供高溫加熱爐、壓力機(jī)、機(jī)械手，環(huán)軋機(jī)等設(shè)備，環(huán)軋機(jī)的主輥直徑為Φ860_?！揪唧w實(shí)施方式】如下:
[0027]GH4169合金主要化學(xué)兀素含量(重量百分比)為:含C量< 0.08 %、含Cr量
17.0%?21.0 %、含 Ni 量 50.0 %?55.0 %、含 Co 量彡 1.0 %、含 Mo 量 2.80 %?3.30 %、含 Al 量 0.30 % ?0.70 %、含 Ti 量 0.75 % ?L 15 %、含 Nb 量 4.75 % ?5.50 %、含 B 量(0.006%、含 Mg 量彡 0.01 %、含 Mn 量彡 0.35%、含 Si 量彡 0.35%、含 P 量彡 0.015%,含S量彡0.015 %、含Cu量彡0.30 %、含Ca量彡0.01 %、含Pb量彡0.0005 %、含Se量^ 0.0003%、余量為 Fe。
[0028]GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形工藝步驟如下:
[0029]按一定規(guī)格將GH4169合金下料成棒材；將所述GH4169合金棒材加熱到1000± 10°C，，到溫后，對(duì)其進(jìn)行變形量為40 %?50 %的鍛造變形；再將其加熱到890°C保溫10小時(shí)后，升溫至950°C保溫3小時(shí)，得到細(xì)晶的GH4169合金坯料；再將所述GH4169合金坯料，加熱到鍛造溫度后，經(jīng)鐓粗、沖孔、平高度，制成GH4169合金環(huán)坯，該環(huán)坯的高度與最終成形的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件高度相同。
[0030]對(duì)所述GH4169合金環(huán)坯進(jìn)行包套處理，使后續(xù)鍛造處于相對(duì)恒定的溫度下；將GH4169合金環(huán)坯加熱至1080°C，保溫一段時(shí)間后，裝入環(huán)軋機(jī)；將軋環(huán)機(jī)的主輥轉(zhuǎn)速調(diào)至1.0rad/s，在1060°C?1080°C的溫度下，以最大為1.7mm/s的進(jìn)給速度將所述GH4169合金坯料經(jīng)軋制成形，獲得GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。
[0031]上述最大進(jìn)給速度的計(jì)算方式如下:
[0032]νο =7,—~
(1-//) VlRh
[0033]式中，
[0034]V0為最大進(jìn)給速度；
[0035]ε為GH4169合金超塑性變形允許的最大應(yīng)變速率；
[0036]V為GH4169合金環(huán)件的總體積；
[0037]μ為GH4169合金在鍛造溫度時(shí)的摩擦系數(shù)；
[0038]V1為主輥的轉(zhuǎn)速；
[0039]R為主輥的半徑；
[0040]h為環(huán)件的高度。
【權(quán)利要求】
1.一種GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按一定規(guī)格將GH4169合金下料成棒材； (2)將上述GH4169合金進(jìn)行晶粒細(xì)化處理，制備細(xì)晶的GH4169合金坯料； (3)將上述GH4169合金坯料，加熱到鍛造溫度后，經(jīng)鐓粗、沖孔、平高度，制成GH4169合金環(huán)坯； (4)對(duì)上述GH4169合金環(huán)坯進(jìn)行超塑性成形，得到GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其特征在于，所述步驟(2)GH4169合金晶粒細(xì)化處理的方法為:將GH4169合金棒材加熱到1000±10°C，到溫后，對(duì)其進(jìn)行變形量為40%?50%的鍛造變形；再將其加熱到890°C保溫10小時(shí)后，升溫至950°C保溫3小時(shí)，得到細(xì)晶的GH4169合金坯料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其特征在于，所述步驟(3) GH4169合金環(huán)坯的高度應(yīng)與最終成形的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件高度相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其特征在于，所述步驟(4)超塑性成形的過程為:先對(duì)GH4169合金環(huán)坯進(jìn)行包套處理，使后續(xù)鍛造處于相對(duì)恒定的溫度下JfGH4169合金環(huán)坯加熱至1080°C，保溫一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)入環(huán)軋機(jī)；將軋環(huán)機(jī)的主棍轉(zhuǎn)速調(diào)至1.0rad/s,在1060°C?1080°C的溫度下，以最大為1.7mm/s的進(jìn)給速度將所述GH4169合金坯料經(jīng)軋制成形，獲得GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的GH4169合金復(fù)雜截面環(huán)形件的超塑性成形方法，其特征在于，所述最大進(jìn)給速度的計(jì)算方式如下: 0 ('-pfv'Rh 式中， V0為最大進(jìn)給速度； ε為GH4169合金超塑性變形允許的最大應(yīng)變速率； V為GH4169合金環(huán)件的總體積； μ為GH4169合金在鍛造溫度時(shí)的摩擦系數(shù)； V1為主棍的轉(zhuǎn)速； R為主輥的半徑； h為環(huán)件的高度。
【文檔編號(hào)】B21H1/06GK104148557SQ201410305152
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】魏志堅(jiān), 邱偉, 楊國平, 成陸祥, 雷靜越, 李明, 吳超 申請(qǐng)人:貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司