超塑性模锻的工艺过程.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：超塑性模锻工艺的应用及发展摘要：介绍了超塑性模锻的实质及工艺过程；列举了超塑性模锻的应用现状及模具材料；阐述了超塑性模锻工艺的特点和优点。关键词：超塑性模锻；应用；特点；优点一、引言随着航空宇航工业的迅速发展及外向型经济日益扩大模锻件质量及成本的竞争愈来愈激烈。超塑性模锻是近几年中发展起来的一种少无切削和精密成形技术的锻造新工艺。它利用金属材料的超塑特性使毛坯成形得到形状复杂及尺寸较精确的锻件。近年来高温合金和钛合金的使用不断增加这些合金的特点是：流变抗力高可塑性低具有不均匀变形所引起机械性能各向异性的敏感性难于机械加工及成本高昂。如采用普通热变形锻造工艺时机械加工的金属损耗达80%左右往往不能满足航空零件所需的机械性能；但是采用超塑性模锻方法就能改变过去肥头大耳的落后锻造工艺。金属材料的超塑性是指金属在特定条件(晶粒细化极低的变形速度及等温变形)下能够具有比一般条件下更大的塑性。如一般塑性较好的低碳钢拉伸时延伸率只有30%～40%塑性好的有色金属也只有60%～70%但超塑性状态一般认为塑性差的金属延伸率在100%～200%范围内塑性好的金属延伸率在500%～2000%范围内。二、超塑性模锻的工艺过程［18］超塑性模锻工艺过程如下：首先将合金在接近正常再结晶温度下进行热变形(挤压、轧制或锻造等)以获得超细的晶粒组织；然后在超塑温度下在预热的模具中模锻成所需的形状；最后对锻件进行热处理以恢复合金的高强度状态。根据超塑性存在条件超塑性模锻要求坯料在成形过程中保持恒温即将模具和变形合金加热到同样温度的一种锻造工艺。图1两种模锻工艺的比较(a)普通模锻(b)超塑性模锻1.毛坯2.锻件图1表示用普通模锻和超塑性模锻获得同一涡轮盘锻件(钛合金)的工艺比较。表1列出了两种模锻方法的主要工艺参数的比较。表1两种模锻工艺的比较(钛合金涡轮盘锻件)工艺参数普通模锻超塑性模锻毛坯加热温度(℃)940940模具加热温度(℃)480940变形速度(mm/s)12.7～42.30.025平均单位压力(MPa)500～583117模锻时工序次数41根据超塑性条件超塑性模锻要求成形速度比较低(若模锻精密的零件则速度应选得更低些)。可以采用可调速慢速液压机使工件变形时速度逐渐减慢以便得到良好的充满性。超塑性模锻的实践表明模锻一件成品大约需要2～8min类似于蠕变模锻。三、超塑性模锻的应用现状［1238］各种零件的超塑性模锻介绍如下：(1)美国用超塑性模锻制造Ti-6Al-6V-2Sn钛合金的飞机大梁。此合金在普通模锻时由于锻造温度范围较窄随着变形温度的下降变形抗力急增很难模锻。但采用超塑性模锻就很容易成形其模锻工艺参数如下：平面毛坯的钛合金加热到980℃在精铸的MAR-M200合金模具中进行等温模锻变形速度0.04mm/s成形时间为3～5min模锻总压力2670kN。(2)美国用超塑性模锻Ti-6Al-6V-2Sn钛合金起落架前轮使该合金既能显著降低变形抗力又能锻成精确的形状。其模锻工艺参数如下：带孔的圆毛坯钛合金加热到980℃在精铸的MAR-M200合金模具中进行等温模锻变形速度为0.04mm/s成形时间为5～8min。模锻时平均单位压力为114MPa。为防止在模锻过程中锻件的氧化应采用氩气保护。(3)美国铝业公司用超塑性模锻Ti-6Al-4V钛合金框架加强板和支承底座机件。该合金是在950℃下进行超塑性模锻。框架加强板的投影面积为10320mm2超塑性模锻后锻件重量为0.32kg加强肋的最小壁厚3.17mm而普通模锻件重3.63kg。支承底座机件的投影面积为13545mm2超塑性模锻后锻件的重量为0.82kg最小厚度2.67mm而普通模锻件重6.36kg。(4)美国国家宇航局用超塑性模锻TAZ-8A高温合金的涡轮叶片。TAZ-8A是美国近年来发展的一种新型铸造合金无可锻性轻微锻造就要破裂而采用超塑性却模锻出涡轮叶片。模锻工艺参数如下：把直径Φ25.4mm的细晶粒圆坯料加热到1093℃在加热的模具中进行等温模锻一次变形量就可达75%。模具材料是TZM钼基铸造高温合金。(5)俄罗斯航空动力研究所用超塑性模锻法对BT9钛合金压气机叶片进行多件模锻。将钛合金毛坯Φ38mm×205mm加热到960℃在10000kN油压机上进行等温变形变形速度为1.5mm/s平均单位压力为300～320MPa。模具材料为ЖC6-KП镍基铸造合金。用ЭBT-24型号玻璃润滑剂。锻后的多件模锻坯在切边压力机上进行切边分离工序。(6)俄罗斯用超塑性模锻ЖC6-KП合金导向叶片。该材料是一种铸造合金经过热静液压后获得均匀的细晶粒组织。拉伸试验表明该