[发明专利]一种超细晶、高强度合金叶片锻件制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温合金叶片精锻领域，特别涉及了一种超细晶、高强度GH4169合金转子叶片锻件的制造方法。

背景技术

压气机叶片是燃气轮机和航空发动机等机械的重要工作部件，尤其是高压压气机转子叶片，不但要随压气机盘做3000~10000rpm以上的长时间高速旋转，受热、力条件复杂，且其叶身又极单薄，进、排气边缘厚度甚至达0.2mm，因此对材质和组织性能要求十分苛刻；叶片精锻解决了薄型面材料难加工这一难题，显著提高了叶片加工的效率，由于叶片精锻技术是材料热加工、精密检测、表面优化等技术在发动机高精度叶片制造上的综合运用，具有流程短、高效、低耗、优质众多特点，但是由于工艺、设备原因，高温合金精锻叶片还存在很多困难。

现有技术中对GH4169合金转子叶片锻件的制造，为其榫头平均晶粒度细于5级，叶身平均晶粒度细于7级，抗拉强度、持久等力学性能达到“普通强度”水平，其工艺流程为：第一步，将坯料加热1000℃～1150℃，挤杆，变形量：20％～60％，清理；第二步，将挤杆后的坯料加热1000℃～1150℃，墩头，变形量：20％～60％，清理；第三步，将墩头后的坯料加热900℃～1200℃，墩头，变形量：20％～60％，清理；第四步，将预锻后的坯料加热900℃～1200℃，进行终锻，变形量：20％～60％，清理；第五步，热处理，锻件进行固溶，固溶温度为1000℃～1100℃，后理化检验。

采用传统工艺流程很难做到超细晶粒、高强度的高温合金精锻叶片，其工序和加热方式等已经没有调整空间，因此，需要对工艺流程中的工序和加热方式进行优化设计，以制造出榫头平均晶粒度细于8级，叶身平均晶粒度细于10级，抗拉强度、持久等力学性能达到“高强”水平的叶片锻件。

发明内容

本发明的目的：提供了一种超细晶、高强度合金叶片锻件制造方法，通过对加热条件和模具设计的控制，将三道工序合并为一道工序。

本发明的技术方案：一种超细晶、高强度合金叶片锻件的制造方法，通过对加热条件和模具设计的控制，确定了能够实现超细晶、高强度高温合金叶片锻件的精锻工艺流程和工艺参数，其特征在于：所述加热条件，采用钡盐炉加热，坯料转移时间≤5s，加热温度1020℃±10℃，坯料和叶片加热时间＞3min；所述模具设计，模具材料选为耐磨的4Cr₅W₂VSi，在半径R的转接处堆焊合金材料Co₆₀Cr₃₀W₅Si₂，厚度1.0～1.5mm，焊前模块预热300℃～400℃，保温30～50min，堆焊时用小锤轻敲打焊料，焊后保温冷却；所述工艺流程和工艺参数包括：步骤一，将圆柱坯料钡盐炉加热，挤压成型菱形叶身和榫头，加热温度为1000℃～1020℃，挤压比为5～6左右，清理；步骤二，将挤压件钡盐炉加热，终锻成形叶身和榫头，加热温度为1000℃～1020℃，叶身变形量为40％～60％，榫头变形量为20％～40％，清理；步骤三，热处理，真空固溶，加热温度为970℃～980℃，保温1～2小时后理化检测。

本发明的有益效果：与传统制造方法相比减少了三套工序，缩短了模具设计周期和生产工艺流程，降低了材料消耗，节约了成本；同时制备出的锻件性能组织平均晶粒度细于10级，性能达到高强锻件的水平。

附图说明

图1是传统合金叶片制造流程图。

图2是本发明合金叶片精锻制造流程图。

具体实施方式

下面结合附图1～2和实施例具体说明本发明的内容。

如图1所示，传统合金叶片精密锻造工艺流程是：1圆柱坯料―21挤压成型圆柱叶身―22墩头成型方形榫头―23预成型叶身和榫头―3终成形叶身和榫头―4切毛边―5热处理―6理化检测；该流程是目前国内外对不锈钢、钛合金叶片广泛采用的流程，但采用该流程很难做到超细晶粒、高强度的高温合金精锻叶片，其工序和加热方式等已经没有调整空间。

如图2所示，本发明合金叶片精锻制造流程图：1圆柱坯料―2挤压成型菱形叶身和榫头―3终锻成形叶身和榫头―4切毛边―5热处理―6理化检测；该流程将“21挤压成型圆柱叶身―22墩头成型方形榫头―23预成型叶身和榫头”三道工序合并为“2挤压成型菱形叶身和榫头”一道工序，因此缩短了流程，且该流程中“菱形叶身和榫头”结构较“圆柱叶身+圆形榫头”结构明显降低了材料消耗。