[发明专利]一种基于钛合金的航空发动机叶片的锻造工艺

说明书

本发明提供了一种基于钛合金的航空发动机叶片的锻造工艺，其能解决现有钛合金航空发动机叶片锻造工艺为普通模锻工艺，需要通过机加工去除叶身型面上的机加余量，产品合格率和一致性较差，还会破坏金属流线的连续性和成品叶片的表面完整性，降低成品叶片的力学性能的问题。其包括下料、表面清理、喷涂玻璃润滑剂、棒料加热、挤压、表面清理、浸涂玻璃润滑剂、预锻加热、预锻、表面清理、喷涂玻璃润滑剂、终锻加热、终锻、表面清理、切边、预化铣、振动光饰、扭弯校正、酸腐蚀、热处理、振动光饰、化铣、终检。

技术领域

本发明涉及叶片的锻造加工领域，具体为一种基于钛合金的航空发动机叶片的锻造工艺。

背景技术

钛合金材料具有优良的综合性能，其密度小、比强度高以及具有较好的韧性和焊接性等一系列优点。钛的密度为4.51g/cm³，介于铝(2.7g/cm³)和铁(7.6g/cm³)之间。钛的比强度高于铝合金和钢，韧性也与钢铁相当，已被广泛应用于航空航天、石油化工及舰船工业等领域。钛合金在航空发动机中主要用于制造风扇和压气机盘、叶片、机匣等零件，以及各种类型的紧固件，其使用量在航空航天工业中超过70％，用钛合金代替结构钢，可以实现减轻零件重量约30％。压气机叶片作为航空发动机的关键零件之一，其结构复杂、精度高、加工工艺复杂、数量多，一般来说，叶片的加工工作量占整台发动机加工工作量的30％～40％。压气机叶片必须具有优良的冶金性能、精确的尺寸、优秀的表面完整性，因此压气机叶片制造技术属于制造业中及其复杂的技术之一。

目前，钛合金航空发动机叶片的制造大多采用普通模锻工艺，锻造后的叶片锻件留有机加余量，需通过机加工去除后得到成品叶片。对于叶片锻件的叶身型面来说，由于型面复杂，通过机加去除余量不仅叶型容易变形，而且手工抛光型面也无法满足叶片设计公差要求，产品合格率和一致性较差，且机械加工型面会破坏金属流线的连续性和成品叶片的表面完整性，进而降低成品叶片的力学性能。

发明内容

针对现有钛合金航空发动机叶片锻造工艺为普通模锻工艺，需要通过机加工去除叶身型面上的机加余量，产品合格率和一致性较差，还会破坏金属流线的连续性和成品叶片的表面完整性，降低成品叶片的力学性能的技术问题，本发明提供了一种基于钛合金的航空发动机叶片的锻造工艺，其能实现钛合金航空发动机叶片的精密锻造成型，使叶片锻件的叶型尺寸直接达到成品尺寸，无需再机械加工，产品合格率高、一致性好，还能保留金属流线的连续性，提高力学性能，表面完整性和金相组织满足设计要求。

其技术方案是这样的：一种基于钛合金的航空发动机叶片的锻造工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤(1)、下料，钛合金棒料直径规格根据所需零件尺寸要求下料，棒料直径公差控制在±0.1mm以内，棒料重量公差控制在±2g以内；

步骤(2)、表面清理，去除棒料表面的污物及表面缺陷，提高表面粗糙度；

步骤(3)、喷涂玻璃润滑剂，采用喷涂工艺将步骤(2)中的棒料表面喷涂玻璃润滑剂；

步骤(4)、棒料加热，将步骤(3)中的棒料装炉加热，加热温度为材料β相变温度下30℃～50℃，保温至棒料受热均匀；

步骤(5)、挤压，将步骤(4)中的棒料快速从炉膛中取出放入挤压阴模并迅速打击获得挤压件，待挤压件冷却后测量其杆部尺寸和头部高度，检查表面质量无缺陷；

步骤(6)、表面清理，清除干净挤压件表面残留的玻璃润滑剂以及氧化皮，提高表面粗糙度；

步骤(7)、浸涂玻璃润滑剂，采用浸涂工艺将步骤(6)中的挤压件表面涂覆玻璃润滑剂；

步骤(8)、预锻加热，将步骤(7)中的挤压件装炉加热，加热温度为材料β相变温度下30℃～50℃，保温至挤压件受热均匀；