高温合金双性能盘辗压成形工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103586378103586378A(43)申请公布日2014.02.19(21)申请号201310551488.2(22)申请日2013.11.08(71)申请人机械科学研究总院先进制造技术研究中心地址100083北京市海淀区学清路18号(72)发明人金泉林(51)Int.Cl.B21H1/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图1页附图1页(54)发明名称高温合金双性能盘辗压成形工艺(57)摘要本发明提供了一种高温合金双性能涡轮盘的辗压成形工艺。该工艺的主要特征是使用双面辗压成形技术和感应加热方法在高温状态下进行涡轮盘辗压成形，能够一次成形出盘件的外形和产生双性能的晶粒度分布。该工艺使用的高温合金盘坯可以是热等静压后的粉末盘坯，也可以是由经过锻造的铸锭盘坯，要求盘坯晶粒不能过于粗大，粉末盘坯无疏松缺陷，颗粒之间焊合良好。与现行普遍使用的等温锻造+双重组织热处理工艺相比，这种高温合金双性能涡轮盘的制造方法的技术优势是同时形成盘件的几何形状与双组织双性能，免除了双重组织热处理工艺，工艺流程短，数控操作，工艺稳定，无模成形，低载荷，低成本，易于工业应用。CN103586378ACN1035867ACN103586378A权利要求书1/1页1.一种高温合金双性能涡轮盘的辗压成形工艺，其特征是：所述高温合金的盘坯可以由铸锭锻造或粉末烧结制成，粉末盘坯无疏松缺陷，颗粒之间焊合良好；所述双性能涡轮盘辗压成形工艺使用双面辗压成形技术和感应加热方法在高温状态下进行涡轮盘辗压成形，能够一次成形出盘件外形和双性能的晶粒组织；根据盘件的几何形状和所要求的晶粒度分布计算盘件成形时的温度分布、应变分布和应变速率分布，据此设计辗压头的运动代码和感应圈的几何参数。2.按照权力要求1所述的成形工艺，对于GH4169高温合金，盘坯晶粒度不低于4级，轮缘部位变形温度950℃-1000℃，应变速率低于0.001s-1；中心部位变形温度1020℃-1100℃，应变速率高于0.005s-。2CN103586378A说明书1/2页高温合金双性能盘辗压成形工艺技术领域[0001]本发明涉及一种高温合金双性能涡轮盘的辗压成形工艺。背景技术[0002]在现有技术中，无论是铸锭坯料，还是粉末盘坯，国内外普遍使用整体模锻工艺成形涡轮盘。整体模锻工艺包括普通模锻、差温锻造和等温锻造。等温锻造可以提高盘件组织性能的均匀性，但模具成本很高。双性能盘分为双合金双性能盘与单合金双性能盘。双合金双性能盘是用持久、抗蠕变的粗晶合金制作轮缘部位，用高强度的细晶合金制作轮毂部位，将两部分通过焊接、热等静压复合或超塑性锻造等方法连接起来就制成了双合金双性能盘。这种盘的制造工艺技术难点在于如何避免盘缘和盘心两种合金可能成为裂纹源的“弱连接”和单合金双性能盘不存在“弱链接”问题，但是用整体模锻方法做不出所要求的晶粒度梯度分布。现有两种制造单合金双性能盘的方法，第一种方法是用细晶粉末坯和特殊热处理炉，使盘心保持低温细晶，使轮缘保持高温和晶粒长大，在过渡区有一个合理的温度分布。该技术关键是设计盘心绝热或冷却装置。国际上制造单合金双性能盘的典型工艺是用等温锻造（ITF）制成细晶粉末坯，再通过双重组织热处理（DMHT）获得双性能盘。由于涡轮盘自身热传导的作用，在盘心和轮缘之间保持长时间较大温差是一件很困难事情。另一种方法是使用细晶粉末坯，只锻中心与过渡区，外缘只感应加热不锻造，造成晶粒长大；其缺点是，外缘不锻造有空隙缺陷，很难保持心部稳定低温。[0003]盘件双面辗压是一种高温成形新技术，其优势是载荷低、无模、柔性、数字化控制，工艺稳定。对应的双面辗压成形设备已被授权实用新型专利（专利号Zl200720195059.6）。通常盘件和辗压头在加热炉内一起加热，进行等温辗压。最近一个盘型件双面辗压成形感应加热技术已申报发明专利（申请号201110399183.5），这项技术实现了盘件的可控、非均温辗压成形。本发明将上述两种技术用于制造高温合金双性能涡轮盘，发明重点是具体成形工艺。[0004]发明内容[0005]本发明提供了一种高温合金双性能涡轮盘的辗压成形工艺。该工艺的技术特征是：所使用的高温合金盘坯可以是热等静压后的粉末盘坯，也可以是由经过锻造的铸锭盘坯，要求盘坯晶粒不能过于粗大，粉末盘坯无疏松缺陷，颗粒之间焊合良好。使用双面辗压成形技术和感应加热方法在高温状态下进行涡轮盘辗压成形，能够一次成形出盘件的外形和产生双性能的晶粒度分布。[0006]这是一种全新的高温合金双性能涡轮盘的制造方法，与现行普遍使用的等温锻造+双重组织热处理工艺相比，它的优势是同时形成盘件的几何形状与双组织