大型高温合金涡轮盘的热加工锻造方法

摘要

大型高温合金涡轮盘的热加工锻造方法，其特征是：(1)常规的电渣锭墩拔工艺，将φ900mm电渣锭制备成φ730mm的圆柱体合金坯料(2)坯料低温加热至900℃出炉，侧面直接包覆由绝热棉、双粘结剂组成的可粘贴绝热棉，继续进炉加热至规定温度，保温时间延长5小时(3)一火锻造将坯料墩粗至1700mm的中间坯：先采用传统的墩粗工艺，待压机能力达到极限后，上砧调成宽度≤400mm的矩型锤进行局部变形(4)中间坯圆饼坯料回炉加热时，仅下表面包覆，时间2小时(5)“局部变形、旋转锻造”的末火锻造，将φ1700mm的中间坯锻成φ2000mm成品：上砧宽200mm，旋转角15度，压下量25mm，变形量35％。本发明工艺合理，有效解决了国内液压机设备不能生产的难题，产品质量高，生产效率高，效益显著。

主权项

1、大型高温合金涡轮盘的热加工锻造方法，其特征是采用五步法热加工成型工艺：首先是坯料制备，采用常规的墩拔方法，将合金电渣锭锻造成直径φ670～760mm、高径比2.0～2.5的圆柱体合金坯料；其次是坯料包覆保温加热，采用特定的非金属保温材料对850～1100℃高温状态的合金坯料包覆保温；第三是墩粗与局部变形相结合的一火锻造，将合金坯料墩粗至1400～1800mm的中间坯；第四是中间坯回炉加热；第五是局部变形的锻造成型，生产出φ1400～1800mm的大型高温合金涡轮盘：(1)坯料制备采用常规的电渣锭墩拔生产工艺方法，将φ800～φ1000mm电渣锭，制备φ670～760mm圆柱体合金坯料，高径比为2.0～2.5，圆柱体表面车光，缺陷局部打磨，打磨干净，打磨宽深比大于6；(2)坯料包覆保温包覆坯料的保温材料是一种特定的保温毡，它是可粘贴绝热棉；圆柱体合金坯料加热至800～1000℃，出加热炉进行包套，可粘贴绝热棉包覆在圆柱体合金坯料的侧面，两端不包套；包套后的合金坯料继续进加热炉加热，加热温度按常规要求的温度上限控制加热，如GH2674合金的常规加热温度是1110～1130℃，则包套合金坯料的加热温度是1120～1130℃；保温时间比常规保温时间长3～6小时；(3)墩粗与局部变形相结合的一火锻造包覆可粘贴绝热棉的圆柱体合金坯料出炉，实施“墩粗变形+局部变形”的一火锻造变形；一火锻造变形前，先在转台上铺可粘贴绝热棉，转台也就是下工作砧，圆柱体合金坯料上端面盖一层可粘贴绝热棉，也就是合金坯料全包覆保温；一火锻造变形时，先采用传统的墩粗变形锻造工艺，转台直径D1大于合金涡轮盘成品规格尺寸d1，D1＝(1.1～1.5)d1，D1＝φ2200～φ2500mm，上砧采用尺寸大于圆柱体合金坯料直径d2的L1×L1的平锤头，L1＝(1.5～2.0)d2，墩粗变形过程中，随着坯料高度的降低，及时将保温毡盖住合金坯料的圆柱体侧面；待压机能力达到极限后，且坯料出现鼓形后，必须是单鼓形，如出现双鼓性必须矫正，上砧调换成宽度较窄的矩型锤头进行“局部变形、旋转锻造”的热加工锻造方法；局部变形前，下工作砧不变，采用直径D1的转台，圆柱体坯料放在圆形砧中心，上锤头调换成B×L2的矩型砧，上锤头就是上工作砧，宽度较窄，宽度B＝200～400mm，长度L2＝(1.1～1.5)D1；在局部变形的整个过程中，及时将保温毡盖住合金坯料露裸的部分，确保整个坯料温度大于950℃；局部变形时，坯料随圆形砧旋转，矩形砧上下运动与坯料端面局部接触，坯料压下量20～30mm，矩形砧每次压下完成抬起后，圆形砧带动坯料旋转一定角度，矩形砧再次压下，待旋转一周后重复上述工艺，直到变形至所需规格，上、下砧配合完成锻造；锻至预定尺寸的中间坯盘件时，按末火锻造预留30％～40％变形量计算出预定的中间坯盘件尺寸，采用抱钳进行减少阴阳面的翻身操作及保证圆饼椭圆度的抛外圆操作，抛外圆及平整时，中间坯盘件可以不包覆保温毡；中间坯盘件回加热炉加热重新加热；(4)中间坯盘件回炉加热一般情况下，回炉加热的中间坯盘件是圆饼坯料，回炉加热时，中间坯盘件下表面包覆保温毡，上表面及侧面不包覆保温毡，以保证回炉加热质量；若中间坯盘件仍是圆柱体，则不包覆保温毡直接回炉；末火饼坯加热时间2～3小时；(5)热加工锻造成型热加工锻造成型采用“局部变形、旋转锻造”的锻造工艺，将φ1400～1800mm的中间坯锻造成型，也就是末火锻造；锻造时，转台预先铺保温毡，同时待坯料放在转台上时，马上将侧面及上表面盖满保温毡，不能有坯料裸露在外，锻造时，坯料侧表面随时加盖保温毡；末火锻造必须采用150～200mm宽的锤头进行生产，每次旋转角度10～15°，应避免出现折叠；末火每锤头在压下量20～30mm左右；末火次变形量控制在30％～40％之间；末火锻造接近成品尺寸时，抛外圆然后平整，抛外圆采用抱钳进行操作，成品抛外圆应快速、准确，要保证有足够温度进行平整；锻造过程中，圆饼要求至少两次翻身，末火锻造时，根据圆饼厚度情况，旋转压2～3周后翻身继续旋转变形；翻身操作采用抱钳进行，要求迅速，以减少温降；坯料翻身时，迅速将转台上重新铺保温毡，按上面的步骤将侧面和顶部重新包套。