專利名稱:一種飛機(jī)用tc11鈦合金模鍛支架的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造方法領(lǐng)域。
背景技術(shù):
依重量,目前飛機(jī)上約85%的構(gòu)件系鍛件,其中飛機(jī)中大量使用的飛機(jī)支架多采 用鈦合金模鍛支架,因鈦合金模鍛支架的尺寸公差要求控制在0. 5mm以內(nèi),變截面處有流 線的要求,沒(méi)有特殊要求,R角達(dá)到5mm。鈦合金鍛件成份達(dá)到宇航標(biāo)準(zhǔn),高倍達(dá)到A3以上; (抗拉強(qiáng)度達(dá)到900Mpa以上,屈服強(qiáng)度達(dá)到810Mpa以上),且每個(gè)鍛件有三個(gè)探傷面,并達(dá) 到AA級(jí)探傷要求(探傷截面雜波滿足①1. 2mm——9dB的要求),材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家 GB/-2007質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)ASTM質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)AMS宇航標(biāo)準(zhǔn)的要求。而我國(guó)因設(shè)備及技術(shù) 的限制,飛機(jī)支架大多采用焊接結(jié)構(gòu)來(lái)取代鈦合金模鍛支架,無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體化,基于模鍛設(shè) 備及模鍛技術(shù)限制,模鍛出的飛機(jī)用鈦合金模鍛支架的質(zhì)量無(wú)法保證,無(wú)法完全滿足大型 飛機(jī)對(duì)綜合性能、可靠性和壽命的要求,嚴(yán)重制約了中國(guó)航空航天和裝備制造業(yè)的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是提供一種飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造方法,通過(guò)提
高飛機(jī)的機(jī)械綜合性能,來(lái)達(dá)到有效提高飛機(jī)運(yùn)行的可靠性及使用壽命的目的。 為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的
制造過(guò)程的具體制造步驟為 a、選料并機(jī)加工,選用經(jīng)過(guò)真空熔煉及開(kāi)坯鍛造后,符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的TC11鈦 合金作為坯料,采用機(jī)械加工方法將坯料加工成與成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架相適 應(yīng)的外部尺寸,制成模鍛支架坯料; b、計(jì)算機(jī)3D造模,根據(jù)需要制作的飛機(jī)用鈦合金模鍛支架的形狀、質(zhì)量、重心及 TC11鈦合金的材質(zhì)密度,采用計(jì)算機(jī)3D造模設(shè)計(jì)技術(shù),模擬勾劃出成品飛機(jī)用TC11鈦合金 模鍛支架形狀,并模擬勾劃出鍛造成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的模具形狀。
c、智能制作模鍛支架模具,采用計(jì)算機(jī)3D造模設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)用計(jì)算機(jī)3D模具開(kāi)發(fā) 設(shè)計(jì)等模具加工技術(shù)制造出用于鍛制成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的模鍛支架模具;
d、模鍛錘初鍛,采用打磨方法將模鍛支架坯料上的表面缺陷除去,將模鍛支架坯 料置于電爐內(nèi)加溫至200-25(TC,保溫一定時(shí)間,使得模鍛支架坯料內(nèi)外溫度一致,整體 熱透,隨后噴涂FR-ll防護(hù)潤(rùn)滑劑,待防護(hù)潤(rùn)滑劑干后,再涂一層FRM-90脫模劑,待干后 將電爐內(nèi)溫度加溫至970°C ,保溫15-30分鐘取出模鍛支架坯料,立即將模鍛支架坯料置 于模鍛支架模具內(nèi)進(jìn)行鍛造,鍛造過(guò)程中所采用的足與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連接的模 鍛錘,通過(guò)智能控制系統(tǒng)控制鍛造途徑及加工量,鍛造速度為2mm/分鐘,鍛造溫度保持在 890-97(TC,鍛造制成模鍛支架半成品,其中模鍛支架半成品的尺寸與成品飛機(jī)用TC11鈦 合金模鍛支架的外形尺寸差不大于+10皿,然后進(jìn)行噴丸或噴砂,除去模鍛支架半成品表面 氧化層,打磨飛邊,使得飛邊平整光滑;
e、模鍛錘二次鍛造,采用打磨方式,除去模鍛支架半成品上的表面缺陷,將模鍛支 架半成品置于電爐內(nèi)加溫至200-25(TC,保溫一定時(shí)間,使得模鍛支架半成品內(nèi)外溫度一 致,整體熱透,隨后噴涂FR-ll防護(hù)潤(rùn)滑劑,待防護(hù)潤(rùn)滑劑干后,再涂一層FRM-90脫模劑, 待干后將電爐內(nèi)溫度加溫至97(TC,保溫15-30分鐘取出模鍛支架半成品,立即置于模鍛支 架模具內(nèi)進(jìn)行鍛造,鍛造過(guò)程中所采用的是與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連接的模鍛錘,通過(guò) 智能控制系統(tǒng)控制鍛造過(guò)程,鍛造溫度保持在890-97(TC,鍛造速度為0. 5mm/分鐘,精鍛成 型,趁熱在沖床上以模具沖擊飛邊,使得飛邊平整光滑; f、雙重退火處理,將制成的模鍛支架進(jìn)行首次退火處理,退火溫度為 850°C 士1(TC,保溫1. 5小時(shí),空冷;隨后進(jìn)行二次退火處理,退火溫度為530°C 士5",保溫 6小時(shí),空冷; g、精整,將模鍛支架經(jīng)過(guò)整體化學(xué)腐蝕,其中表面腐蝕的蝕去量至少為0. 5mm,經(jīng) 機(jī)加工和精拋光后制成成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架; h、檢查,從每批制成的成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架中隨機(jī)抽取一定量的成 品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架進(jìn)行剖切留取試料,進(jìn)行理化分析,其中硬度作100%檢查, HRC :36-—39,金相要求作低倍組織、流線和高倍組織檢查,成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支 架的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1080Mpa,屈服強(qiáng)度達(dá)到900Mpa,低倍組織流線完整,經(jīng)檢驗(yàn)合格后入庫(kù) 待用; 其中模鍛支架模具可采用K403鎳基鑄造高溫合金制作; 在采用步驟d和e進(jìn)行鍛造前,可在模鍛支架模具下置放單體式電阻絲加熱器,將
模鍛支架模具加熱至一定溫度后進(jìn)行鍛造,加熱溫度與鍛造溫度差低于20°C 。 其中模鍛支架模具下設(shè)置有底板,單體式電阻絲加熱器置于底板下,底板上的模
鍛支架模具可以更換; 本發(fā)明的有益效果采用本發(fā)明制成的飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的機(jī)械性能 優(yōu)異,可完全滿足大型飛機(jī)對(duì)綜合性能、可靠性和壽命的要求,促進(jìn)了中國(guó)航空航天和裝備 制造業(yè)的發(fā)展。
圖1飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2圖1中飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架實(shí)施例的左視圖;
圖3圖1中飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架實(shí)施例的右視圖;
圖4圖1中飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的A-A向剖視圖; 圖中1.底板;2.肋板;3.支架;4.支撐隔斷;5.凹槽;
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述 圖1至圖4所示的是一種飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的實(shí)施例,其主要由底板、
肋板、支架、支撐隔斷及凹臺(tái)構(gòu)成,具體制造步驟為 a、選料并機(jī)加工,選用經(jīng)過(guò)真空熔煉及開(kāi)坯鍛造后,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的TC11鈦 合金作為坯料,采用機(jī)械加工方法將坯料加工成與成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架相適應(yīng)的外部尺寸,制成模鍛支架坯料,圖中所示模鍛支架實(shí)施例的外形最大尺寸為 350 X 110 X 500mm,選用的坯料為450 X 180 X 600mm的TCI 1鈦合金板料,采用機(jī)械加工后制 成與成品飛機(jī)用TCll鈦合金模鍛支架相適應(yīng)的外部尺寸,其中各部位的尺寸比成品飛機(jī) 用TCll鈦合金模鍛支架的各相應(yīng)部位的外形尺寸約大20mm ; b、計(jì)算機(jī)3D造模,根據(jù)需要制作的飛機(jī)用鈦合金模鍛支架的形狀、質(zhì)量、重心及 TC11鈦合金的材質(zhì)密度,采用計(jì)算機(jī)3D造模設(shè)計(jì)技術(shù),模擬勾劃出成品飛機(jī)用TC11鈦合金 模鍛支架形狀,并模擬勾劃出鍛造成品飛機(jī)用TCll鈦合金模鍛支架的模具形狀;
c、智能制作模鍛支架模具,采用計(jì)算機(jī)3D造模設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)用計(jì)算機(jī)3D模具開(kāi)發(fā) 設(shè)計(jì)等模具加工技術(shù)制造出用于鍛制成品飛機(jī)用TCll鈦合金模鍛支架的模鍛支架模具;
d、模鍛錘初鍛,采用打磨方法將模鍛支架坯料上的表面缺陷除去,將模鍛支架坯 料置于電爐內(nèi)加溫至200-25(TC,保溫一定時(shí)間,使得模鍛支架坯料內(nèi)外溫度一致,整體 熱透,隨后噴涂FR-ll防護(hù)潤(rùn)滑劑,待防護(hù)潤(rùn)滑劑干后,再涂一層FRM-90脫模劑,待干后 將電爐內(nèi)溫度加溫至970°C ,保溫15-30分鐘取出模鍛支架坯料,立即將模鍛支架坯料置 于模鍛支架模具內(nèi)進(jìn)行鍛造,鍛造過(guò)程中所采用的是與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連接的模 鍛錘,通過(guò)智能控制系統(tǒng)控制鍛造途徑及加工量,鍛造速度為2mm/分鐘,鍛造溫度保持在 890-97(TC,鍛造制成模鍛支架半成品,其中模鍛支架半成品的尺寸與成品飛機(jī)用TC11鈦 合金模鍛支架的外形尺寸差不大于+10皿,然后進(jìn)行噴丸或噴砂,除去模鍛支架半成品表面 氧化層,打磨飛邊,使得飛邊平整光滑,如圖中所示實(shí)施例,經(jīng)初鍛后,模鍛支架半成品其中 各部位的尺寸比成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的各相應(yīng)部位的外形尺寸大8mm ;
e、模鍛錘二次鍛造,采用打磨方式,除去模鍛支架半成品上的表面缺陷,將模鍛支 架半成品置于電爐內(nèi)加溫至200-25(TC,保溫一定時(shí)間,使得模鍛支架半成品內(nèi)外溫度一 致,整體熱透,隨后噴涂FR-ll防護(hù)潤(rùn)滑劑,待防護(hù)潤(rùn)滑劑干后,再涂一層FRM-90脫模劑, 待干后將電爐內(nèi)溫度加溫至97(TC,保溫15-30分鐘取出模鍛支架半成品,立即置于模鍛支 架模具內(nèi)進(jìn)行鍛造,鍛造過(guò)程中所采用的是與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連接的模鍛錘,通過(guò) 智能控制系統(tǒng)控制鍛造過(guò)程,鍛造溫度保持在890-97(TC,鍛造速度為0. 5mm/分鐘,精鍛成 型,趁熱在沖床上以模具沖擊飛邊,使得飛邊平整光滑,如圖中所示實(shí)施例,經(jīng)初鍛后,模鍛 支架半成品其中各部位的尺寸與成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的各相應(yīng)部位的外形尺 寸相當(dāng),余量為+lmm; f、雙重退火處理,將制成的模鍛支架進(jìn)行首次退火處理,退火溫度為 850°C 士1(TC,保溫1. 5小時(shí),空冷;隨后進(jìn)行二次退火處理,退火溫度為530°C 士5",保溫 6小時(shí),空冷; g、精整,將模鍛支架經(jīng)過(guò)整體化學(xué)腐蝕,其中表面腐蝕的蝕去量至少為0. 5mm,經(jīng) 機(jī)加工和精拋光后制成成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架,如圖中所示實(shí)施例,將模鍛支 架經(jīng)過(guò)整體化學(xué)腐蝕的表面腐蝕的蝕去量為0. 6mm,經(jīng)機(jī)加工和精拋光后制成成品飛機(jī)用 TC11鈦合金模鍛支架; h、檢查,從每批制成的成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架中隨機(jī)抽取一定量的成品 飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架進(jìn)行剖切留取試料,進(jìn)行理化分析,其中硬度作100X檢查,HRC : 36—39,金相要求作低倍組織、流線和高倍組織檢查,成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的抗 拉強(qiáng)度達(dá)到1080Mpa,屈服強(qiáng)度達(dá)到900Mpa,低倍組織流線完整,經(jīng)檢驗(yàn)合格后入庫(kù)待用。
權(quán)利要求
一種飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造方法,其特征在于,飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的具體制造步驟是a、選料并機(jī)加工,選用經(jīng)過(guò)真空熔煉及開(kāi)坯鍛造后,符合中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的TC11鈦合金作為坯料,采用機(jī)械加工方法將坯料加工成與成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架相適應(yīng)的外部尺寸,制成模鍛支架坯料;b、計(jì)算機(jī)3D造模,根據(jù)需要制作的飛機(jī)用鈦合金模鍛支架的形狀、質(zhì)量、重心及TC11鈦合金的材質(zhì)密度,采用計(jì)算機(jī)3D造模設(shè)計(jì)技術(shù),模擬勾劃出成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架形狀,并模擬勾劃出鍛造成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的模具形狀;c、智能制作模鍛支架模具,采用計(jì)算機(jī)3D造模設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)用計(jì)算機(jī)3D模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等模具加工技術(shù)制造出用于鍛制成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的模鍛支架模具;d、模鍛錘初鍛,采用打磨方法將模鍛支架坯料上的表面缺陷除去,將模鍛支架坯料置于電爐內(nèi)加溫至200-250℃,保溫一定時(shí)間,使得模鍛支架坯料內(nèi)外溫度一致,整體熱透,隨后噴涂FR-11防護(hù)潤(rùn)滑劑,待防護(hù)潤(rùn)滑劑干后,再涂一層FRM-90脫模劑,待干后將電爐內(nèi)溫度加溫至970℃,保溫15-30分鐘取出模鍛支架坯料,立即將模鍛支架坯料置于模鍛支架模具內(nèi)進(jìn)行鍛造,鍛造過(guò)程中所采用的是與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連接的模鍛錘,通過(guò)智能控制系統(tǒng)控制鍛造途徑及加工量,鍛造速度為2mm/分鐘,鍛造溫度保持在890-970℃,鍛造制成模鍛支架半成品,其中模鍛支架半成品的尺寸與成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的外形尺寸差不大于+10mm,然后進(jìn)行噴丸或噴砂,除去模鍛支架半成品表面氧化層,打磨飛邊,使得飛邊平整光滑;e、模鍛錘二次鍛造,采用打磨方式,除去模鍛支架半成品上的表面缺陷,將模鍛支架半成品置于電爐內(nèi)加溫至200-250℃,保溫一定時(shí)間,使得模鍛支架半成品內(nèi)外溫度一致,整體熱透,隨后噴涂FR-11防護(hù)潤(rùn)滑劑,待防護(hù)潤(rùn)滑劑干后,再涂一層FRM-90脫模劑,待干后將電爐內(nèi)溫度加溫至970℃,保溫15-30分鐘取出模鍛支架半成品,立即置于模鍛支架模具內(nèi)進(jìn)行鍛造,鍛造過(guò)程中所采用的是與計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)相連接的模鍛錘,通過(guò)智能控制系統(tǒng)控制鍛造過(guò)程,鍛造溫度保持在890-970℃,鍛造速度為0.5mm/分鐘,精鍛成型,趁熱在沖床上以模具沖擊飛邊,使得飛邊平整光滑;f、雙重退火處理,將制成的模鍛支架進(jìn)行首次退火處理,退火溫度為850℃±10℃,保溫1.5小時(shí),空冷;隨后進(jìn)行二次退火處理,退火溫度為530℃±5℃,保溫6小時(shí),空冷;g、精整,將模鍛支架經(jīng)過(guò)整體化學(xué)腐蝕,其中表面腐蝕的蝕去量至少為0.5mm,經(jīng)機(jī)加工和精拋光后制成成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架;h、檢查,從每批制成的成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架中隨機(jī)抽取一定量的成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架進(jìn)行剖切留取試料,進(jìn)行理化分析,其中硬度作100%檢查,HRC36---39,金相要求作低倍組織、流線和高倍組織檢查,成品飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1080Mpa,屈服強(qiáng)度達(dá)到900Mpa,低倍組織流線完整,經(jīng)檢驗(yàn)合格后入庫(kù)待用;
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造方法,其特征在于,其中步 驟c中模鍛支架模具可采用K403鎳基鑄造高溫合金制作;
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造方法,其特征在于,在 采用步驟d和e進(jìn)行鍛造前,可在模鍛支架模具下置放單體式電阻絲加熱器,將模鍛支架模具加熱至一定溫度后進(jìn)行鍛造,加熱溫度與鍛造溫度差低于20°C,
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造方法領(lǐng)域,其特征在于飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的制造過(guò)程的具體制造步驟為選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的TC11鈦合金作為坯料,通過(guò)計(jì)算機(jī)3D造模及計(jì)算機(jī)3D模具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等模具加工技術(shù)制造出用于模鍛支架模具,通過(guò)模鍛錘初鍛、模鍛錘二次鍛造及雙重退火處理等步驟制成飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架,采用本發(fā)明方法制成的飛機(jī)用TC11鈦合金模鍛支架的機(jī)械性能優(yōu)異,可完全滿足大型飛機(jī)對(duì)綜合性能、可靠性和壽命的要求,促進(jìn)了中國(guó)航空航天和裝備制造業(yè)的發(fā)展。
文檔編號(hào)B21J5/02GK101722259SQ20091021913
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
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