[发明专利]一种TA1材料环锻件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及环形锻件的轧制成形技术领域，尤其是一种TA1材料环锻件的制造方法。

背景技术

钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。钛有许多明显优越的特性：密度小(4.5kg/m3)、熔点高(1660℃)、耐腐蚀性强、比强度高、塑性好，还可以过合金化及热处理的办法制造出力学性能高的各种合金,是较为理想的航天工程结构材料，因航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约8％的增长速度发展。

目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。但，钛合金的抗磨性差，工艺性能差，生产工艺复杂，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。

2008年10月8日公开的中国发明专利说明书CN 101279345A公开了一种钛合金异形环锻件的辗轧成形方法，该方法把按规格下料的合金棒料经镦粗、冲孔、两次轧环制坯(不使用辗轧模具)，再把坯料装进轧环机辗轧模具内辗轧成形，通过在连续两次轧环制坯过程中采取小变形量成形的方式和在各工艺步骤中控制准确的变形量，轧制出了组织和性能良好的异形环锻件。采用该方法轧制壁厚较薄的钛合金高筒环锻件时，由于主辊的转动方向与预轧坯的转动方向不一致，轧制时辗轧模具的孔型与预轧坯之间产生激烈的摩擦不仅使轧制过程非常不稳定对生产造成影响，而且还容易导致预轧坯温度升高对合金的组织和性能产生影响，如出现组织变异、晶粒粗大等缺陷。

TA1是一种工业纯钛，材料强度不高，但塑性好，易于加工成行，TA1材料环锻件产品常用于航空、航天、核电等领域，常规制造工艺生产的TA1材料晶粒度一般在4级以下，很难达到6.5级以上，因此常常无法满足工业需要。在常规自由锻制坯过程中，由于TA1表面氧化层的的存在，易导致锻件表面容易产生大量裂纹，最终导致产品报废。另外，由于TA1材料强度不高，对于TA1高筒薄壁环件，终轧结束后由于环件内部残余应力的存在，易导致机床加工过程中产品发生变形，造成产品尺寸超差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种TA1材料环锻件的制造方法，该方法降低了环件表面裂纹产生率，晶粒度达到6.5级以上，保证了产品的质量精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种TA1材料环锻件的制造方法，包括下料、改锻、制矩形截面环坯、预轧、终轧、热胀形、退火步骤，其具体步骤如下：

(1)下料:根据产品尺寸将棒状原材料进行下料，下料后坯料两

端面倒圆角R15～R25；

(2)改锻:将坯料进行改锻、拔长、镦粗，镦粗时上下端面须

垫15～20mm石棉；

(3)矩形截面制坯：将坯料进行加热、保温后，经过冲孔、马

架扩孔后得到矩形截面环件环坯；

(4)预轧：将步骤(3)所得矩形截面环件环坯加热、保温后，

按照锻件设计尺寸进行预轧；

(5)终轧：将预轧所得环件，加热、保温后，按照锻件设计尺

寸进行轧制；

(6)热胀形：将终轧锻件进行加热，保温后胀形；

(7)退火：使用炉子退火，将炉火加热到600～640℃℃，将热胀形的锻件装炉，温度稳定后保温100～120min，出炉空气冷却。

所述的改锻分三火次进行；

所述的第一次改锻加热温度：1000～1020℃，保温时间t1为8min/10mm×有效厚度；

所述的第二次改锻加热温度为850～920℃，保温时间t2为6min/10mm×有效厚度；

所述的第三次改锻加热温度为780～820℃，保温时间t3为6min/10mm×有效厚度。

所述的镦粗，每次下压量小于60mm。

所述的拔长，每次下压量小于50mm。

所述的矩形截面制坯，加热温度为680～730℃；保温时间t4为6min/10mm×有效厚度。

所述的矩形截面制坯，在马架扩孔时，每次下压量小于15mm。