[发明专利]一种TC4钛合金薄壁环件的制造方法

说明书

本发明提供了一种TC4钛合金薄壁环件的制造方法，包括以下步骤：(1)加热TC4钛合金预轧坯至相变点以下30‑40℃的变形温度，7‑9min/10mm；经镦后冲孔；镦粗和冲孔为一火完成，终煅温度为850‑880℃；(2)扩孔终锻温度为830‑860℃；趁热回炉，加热至相变点以下40‑50℃并保温；(3)轧制，空冷；(4)将所得TC4钛合金环件成品在890‑920℃条件下保温1‑2h，空冷至600‑650℃，再水冷至室温；再加热至500‑550℃，保温2‑4h，随炉冷至400‑420℃，再空冷至室温，即得；本发明制造方法能够去除环件92％以上的残余应力，所制造得到的TC4钛合金薄壁环件不易变形、尺寸稳定性好，机械强度高，综合性能优异。

技术领域

本发明涉及环件加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金薄壁环件的制造方法。

背景技术

环件是现代生产设备中存在的一种重要机械零件，其质量的好坏直接关系着主零件的使用寿命。随着经济技术不断发展，在生产实际中对设备与机械原件的要求不断提高，提高环件的综合性能对生产工作具有重要的意义。采用钛合金制造的航空航天等领域使用的回转体零部件，如筒形壳体锻件等。其中TC4钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等优良特性，其环材在航空、航天、舰船、化工等工业得到广泛应用，TC4钛合金环材的生产主要采用自由锻和在专用轧环机轧制的方法进行。而对于壁厚小于40mm的薄壁钛合金环材，采用自由锻工艺生产时火次变形量小、原材料利用率低、尺寸精度低、表面质量差、环材的内部组织容易不均匀，性能不稳定。而采用轧制工艺生生产时具有轧制速度快、变形均匀、尺寸精度高、表面质量好、易于控制组织和性能等优点。但在实际应用中环件仍然会出现一些问题，比如易变形、尺寸稳定性差，因此其制造方法仍需要做进一步的优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TC4钛合金薄壁环件的制造方法，能够去除环件92％以上的残余应力，所制造得到的TC4钛合金薄壁环件不易变形、尺寸稳定性好，机械强度高，综合性能优异。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种TC4钛合金薄壁环件的制造方法，包括以下步骤：

(1)加热TC4钛合金预轧坯至相变点以下30-40℃的变形温度，保温时间按7-9min/10mm计算；将保温后的TC4钛合金预轧坯经镦粗使其变形55-60％得到实心圆柱，将实心圆柱冲孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的60-70％后得到TC4钛合金中间坯；镦粗和冲孔为一火完成，终煅温度为850-880℃；

(2)将TC4钛合金中间坯经扩孔使其孔内径尺寸为外径尺寸的70-78％，终锻温度为830-860℃；趁热回炉，加热至相变点以下40-50℃并保温，时间按TC4钛合金中间坯厚度以5-7min/10mm计算；

(3)将经步骤(2)保温后的TC4钛合金中间坯进行轧制，空冷后得到TC4钛合金环件半成品，使其孔内径尺寸为外径尺寸的78-86％；

(4)将所得TC4钛合金环件成品在890-920℃条件下保温1-2h，空冷至600-650℃，再水冷至室温；再将TC4钛合金环件成品加热至500-550℃，保温2-4h，随炉冷至400-420℃，再空冷至室温，即得TC4钛合金薄壁环件。

优选地，所述步骤(1)中保温时间按8min/10mm计算。

优选地，所述步骤(1)中的终煅温度为860-870℃。

优选地，所述步骤(2)中终锻温度为835-845℃。

优选地，所述步骤(2)中时间按TC4钛合金中间坯厚度以6min/10mm计算。

优选地，所述步骤(3)中轧制的终轧温度为830-850℃。