[发明专利]大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法

说明书

本发明涉及一种曲臂肘锻件的成形方法，特别是涉及了大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法。根据锻件的形状尺寸以及成形特点反推设计荒型，根据荒型成形特点优化设计制荒胎模结构。该方法使用改进后的荒型和制荒胎模，较传统锻造成形的荒型外形规则，能保证荒型的一致性和稳定性，优化后的荒型充填情况良好，成形锻件满足尺寸要求，锻造工艺稳定。这种锻造成形方法主要用于航空、航天、武器装备、工业机械等领域的大型钛合金曲臂肘锻件的成形。

技术领域：

本发明涉及一种曲臂肘锻件的成形方法，特别是涉及了一种大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法。

背景技术：

曲臂肘锻件是坦克、装甲车辆行动系统的重要部件，对材料的力学性能和耐磨性要求高。目前国内多采用高强钢来制造该类零件。近年来采用高强韧钛合金来替代，在满足使用性能要求的基础上达到显著减重、提高机动能力及零件使用寿命的目的。但曲臂肘体积较大且外形复杂，锻件所用材料属于新型高强韧钛合金，是一种TC18的改进型钛合金，属于难变形材料，金属流动性差，变形抗力大，锻造荒型工艺复杂。

2017年1月4日公开的中国发明专利CN201310681435公开了一种大型弧形锻坯成型锻造方法。如本说明书图1所示，该方法将材料为TC18的锻坯放在具有圆弧型凸台的上胎模21和型腔为梯形槽24的下胎模22之间，通过锻锤带动上胎模21向下压锻坯22的弯曲点进行弯曲锻造，当锻坯22接触梯形槽24下表面时锻造完成。通过以上步骤，实现弧形锻件的弯曲成形。但此种成形方法仅适用于简单形状的弧形锻件，对于形状更加复杂的大型钛合金Z形曲臂轴锻件则无法使用此方法。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种成形效果理想的大型钛合金Z型曲臂肘锻件制造方法，并根据大型钛合金Z型曲臂肘锻件的形状尺寸以及成形特点反推设计荒型结构与制荒胎模结构优化方案，从而实现难变形钛合金坯料批量锻造成形为大型钛合金Z型曲臂肘锻件。

为解决上述问题，本发明提供大型TC18复杂曲臂肘锻件的成形方法，其技术方案包括以下步骤：

考虑大型钛合金Z型曲臂肘锻件内转角部位容易形成折叠，外转角部位不易充满，荒型设计时应增大内转角的圆角、并在外转角缺料部位预留工艺余料9，如图3所示。

把按规格下料的钛合金棒材加热到800℃～1150℃的锻造温度，将坯料压扁整形至长方条，而后两端分别分料局部拔长，保证工艺余料足量的前提对杆部进行少量拔长整形，之后对局部多余工艺余料8通过机加方式去除，如图2所示。

制作专用胎模，如图5所示。胎模由上垫块1、上模2、下垫4块、下模3共同组成。上胎模的下表面是一个具有锯齿形的凸台，凸台宽度为280～350mm，凸台角度与锻坯相同。在上胎模的上表面上制作燕尾键槽，用于固定安装在锻造设备上。下胎模的上表面具有与上胎模下表面相对应的锯齿型凸台，凸台角度与锻坯相同，凸台宽度不小于上胎模凸台宽度。在下胎模的上表面斜面上制作型腔7，型腔7宽度大于长方条坯料宽度，型腔7底面高度与下胎模圆角凸台B高度相同，以确保锻坯可以平直放在下胎模的上表面上，该型腔7还起定位作用。将下胎模与上胎模接触部位掏出一个矩形槽6，用于上胎模向下运动时做引导定位。在下胎模的下表面上制作燕尾键槽，用于固定安装在锻造设备上。上下胎模间隙依锻坯尺寸设计，留适当余量。

将改锻好的长方条锻坯水平放置在如上所述的下胎模上表面上。锻造设备运动带动上胎模向下运动，锻坯随上下胎模的相对运动在弯曲点位置发生弯曲。完成荒型锻造过程，如图5所示。

将锻造完成的荒型重新加热至锻造温度，将荒型放入随锻件外形加放收缩率设计的模锻模具中。完成终锻，检查形状尺寸是否符合要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

对于大型钛合金Z型曲臂肘锻件，目前国内多采用高强钢来制造该类零件，其缺点是零件重量大，极大降低了坦克装甲车的机动性能。现采用高强韧钛合金来替代，在满足使用性能要求的基础上达到显著减重、提高机动能力及零件使用寿命的目的。