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
發(fā)明者張?jiān)?申請(qǐng)人:寶雞高新興隆鈦業(yè)有限公司