本發(fā)明涉及機(jī)械加工制造領(lǐng)域，更具體地涉及一種空心軸件鍛造方法。
背景技術(shù)：
1、在機(jī)械領(lǐng)域，空心軸件是一種非常常見的零件。對于一些大尺寸的空心軸件(尤其是構(gòu)型相對復(fù)雜的空心軸件)而言，其加工制造對設(shè)備以及工藝控制提出了極為嚴(yán)格的要求。舉例來說，在大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)中，隨著商用發(fā)動機(jī)涵道比增高，發(fā)動機(jī)性能增高，可靠性與經(jīng)濟(jì)性需求增高。隨著零件構(gòu)型尺寸增大、結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，對壓氣機(jī)盤零部件的性能要求增高。因此，零部件性能對鍛件性能要求也增高。
2、目前，國內(nèi)窄體客機(jī)發(fā)動機(jī)和軍機(jī)中風(fēng)扇軸鍛件通常采用c250鋼，所使用的主要工藝是自由鍛和胎模鍛的組合工藝，分別形成風(fēng)扇軸鍛件的大端和桿部。商用寬體客機(jī)發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇軸為喇叭狀中空結(jié)構(gòu)，全長約860mm(毫米)，大端最大外徑約430mm，小端最小內(nèi)徑約110mm，整體壁厚約10－50mm。為了減輕寬體客機(jī)發(fā)動機(jī)的重量，國際先進(jìn)寬體發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇軸采用鈦合金，諸如ti-6al-4v合金。對于寬體客機(jī)發(fā)動機(jī)而言，采用ti-6al-4v合金代替c250合金可以使風(fēng)扇軸減重約50％的重量。
3、然而，就構(gòu)型復(fù)雜的空心軸件而言，例如風(fēng)扇軸，其長度長，且一端大、一端小、呈喇叭狀，并且錐面壁較厚，其模鍛對設(shè)備及鍛造溫度和時間的控制極為嚴(yán)格。而且，ti-6al-4v合金熱塑性較c250低，變形過于劇烈會導(dǎo)致表面裂紋過深。模鍛過程中對坯料的保溫及潤滑提出較高要求。鈦合金塑性變形較不銹鋼差，金屬流動性較差，可能造成沿軸向材料變形不均勻，變形過大處失穩(wěn)，變形過小處無法再結(jié)晶，性能一致性差或不達(dá)標(biāo)。構(gòu)型的復(fù)雜度也可能造成鍛件各區(qū)域變形不均勻或局部位置出現(xiàn)變形死區(qū)，導(dǎo)致力學(xué)性能和顯微組織不合。
4、因此，本領(lǐng)域需要用于提高變形均勻性的軸件鍛造方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種空心軸件鍛造方法，包括：下料工序：提供坯料；預(yù)鍛工序：將所述坯料加熱至第一預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度并保溫第一預(yù)定時段，并且將經(jīng)加熱的所述坯料轉(zhuǎn)移到經(jīng)第一預(yù)熱操作的模具并對所述坯料執(zhí)行一次或多次墩粗拔長操作，以獲得預(yù)鍛件；以及終鍛工序：對所述預(yù)鍛件執(zhí)行1火次2工步操作，以獲得終鍛件，包括在1火次期間將所述預(yù)鍛件加熱至第二預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度并保溫第二預(yù)定時段，并且將經(jīng)加熱的所述預(yù)鍛件轉(zhuǎn)移到經(jīng)第二預(yù)熱操作的所述模具并執(zhí)行2工步，所述2工步包括第一工步和第二工步，所述第一工步使所述模具的第一上沖頭下壓以完成所述空心軸件的外部輪廓的鍛造，且所述第二工步使所述模具的第二上沖頭下壓以完成所述空心軸件的內(nèi)部輪廓的鍛造。
2、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，上述空心軸件鍛造方法進(jìn)一步包括在所述預(yù)鍛工序之前執(zhí)行一個或多個改鍛工序，每一個改鍛工序?qū)⑺雠髁霞訜嶂恋谌A(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度并保溫第三預(yù)定時段并且對所述坯料執(zhí)行一次或多次墩粗拔長操作。
3、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，上述空心軸件鍛造方法進(jìn)一步包括在所述終鍛工序之后執(zhí)行熱處理工序，所述熱處理工序?qū)λ鼋K鍛件執(zhí)行均勻化熱處理和/或退火熱處理。
4、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，上述空心軸件鍛造方法進(jìn)一步包括在所述預(yù)鍛工序、所述終鍛工序和所述熱處理工序中的一者或多者之后對軸件進(jìn)行機(jī)加工。
5、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述空心軸件呈喇叭狀。
6、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述空心軸件由輕質(zhì)材料制成。
7、在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述輕質(zhì)材料是ti-6al-4v合金。
8、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第一預(yù)定溫度范圍為940－990℃，所述第一預(yù)定時段為270－390分鐘，且所述第一預(yù)熱操作將所述模具加熱至大于等于250℃的溫度。
9、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第二預(yù)定溫度范圍為940－990℃，所述第二預(yù)定時段為270－390分鐘，且所述第二預(yù)熱操作將所述模具加熱至大于等于300℃的溫度。
10、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第三預(yù)定溫度范圍為940－990℃，所述第三預(yù)定時段為針對冷料的280－400分鐘或針對熱料的140－260分鐘。
11、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述均勻化熱處理使所述終鍛件升溫至940－990℃并保溫60－66分鐘，然后進(jìn)行水冷；所述退火熱處理使所述終鍛件升溫至650－750℃并保溫120－132分鐘，然后進(jìn)行空冷。
12、在本發(fā)明的一個或多個實施例中，所述第一上沖頭以5－15毫米/秒的速度下壓，而所述第二上沖頭以5－10毫米/秒的速度下壓。
13、在本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用上述方法鍛造的空心軸件。
14、通過下面參考附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些以及其他的特征和方面會變得更加清楚。
1.一種空心軸件鍛造方法，其特征在于，包括以下工序：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述預(yù)鍛工序(130)之前執(zhí)行一個或多個改鍛工序(120)，每一個改鍛工序(120)將所述坯料加熱至第三預(yù)定溫度范圍內(nèi)的溫度并保溫第三預(yù)定時段并且對所述坯料執(zhí)行一次或多次墩粗拔長操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述終鍛工序(140)之后執(zhí)行熱處理工序(150)，所述熱處理工序(150)對所述終鍛件執(zhí)行均勻化熱處理和/或退火熱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述預(yù)鍛工序(130)、所述終鍛工序(140)和所述熱處理工序(150)中的一者或多者之后對軸件進(jìn)行機(jī)加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述空心軸件呈喇叭狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述空心軸件由輕質(zhì)材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述輕質(zhì)材料是ti-6al-4v合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述第一預(yù)定溫度范圍為940－990℃，所述第一預(yù)定時段為270－390分鐘，且所述第一預(yù)熱操作將所述模具加熱至大于等于250℃的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述第二預(yù)定溫度范圍為940－990℃，所述第二預(yù)定時段為270－390分鐘，且所述第二預(yù)熱操作將所述模具加熱至大于等于300℃的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述第三預(yù)定溫度范圍為940－990℃，所述第三預(yù)定時段為針對冷料的280－400分鐘或針對熱料的140－260分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述均勻化熱處理使所述終鍛件升溫至940－990℃并保溫60－66分鐘，然后進(jìn)行水冷；所述退火熱處理使所述終鍛件升溫至650－750℃并保溫120－132分鐘，然后進(jìn)行空冷。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心軸件鍛造方法，其特征在于，所述第一上沖頭以5－15毫米/秒的速度下壓，而所述第二上沖頭以5－10毫米/秒的速度下壓。
13.一種利用權(quán)利要求1－12中任一項所述的方法鍛造的空心軸件。