一种多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺的制作方法

本发明属于钛合金精密锻造成型工艺，具体涉及一种多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺。

背景技术：

1、随着飞行器性能与结构刚性要求的不断提高，钛合金锻件呈现出整体化、复杂化的趋势，其中具有多深盲孔结构的钛合金锻件因其减重效果显著而得到广泛应用。然而，此类锻件的成型加工存在诸多技术难题。

2、对于多深盲孔（至少三个深度不小于150mm的盲孔）的钛合金结构，特别是存在中心盲孔以及围绕中心盲孔设置的多个四周盲孔，如果中心盲孔和四周盲孔同时挤压，金属会优先流向阻力最小的中心区域，导致流向四周长程型腔的金属量严重不足，造成边缘盲孔底部圆角充填不满或出现缩陷；且钛合金变形抗力极大，若所有凸模同步接触坯料，所有型腔的变形抗力会瞬间叠加，产生巨大的峰值载荷，对设备吨位上限要求较高；且在深盲孔成型过程中，盲孔底部的锻料会受到极大的径向拉应力，极易导致盲孔底角产生微裂纹或撕裂。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，用于解决现有技术中边缘填充困难和载荷超限的“硬”问题，以及中心底裂和精度偏移的“软”问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明公开的一种多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，所述钛合金锻件具有中心盲孔以及多个围绕中心盲孔周向均匀分布的边缘盲孔，所述成型工艺包括以下步骤：

4、s1、坯料准备与加热：将加热至锻造温度的坯料置入成型凹模中；

5、s2、预成型工序：采用预成型凸模对坯料进行挤压，所述预成型凸模包括固定安装在固定座上与边缘盲孔对应的预成型边缘凸模以及滑动安装在固定座上与中心盲孔对应的预成型中心凸模；挤压时，预成型边缘凸模首先独立下行，当预成型边缘凸模下行至预成型总设计行程的55%～65%时，所述预成型中心凸模开始独立下行，当预成型中心凸模下行至第一极限位时，预成型中心凸模与预成型边缘凸模同步下行至预成型工序结束；

6、s3、终成型工序：移出预成型凸模，并在固定座上将预成型凸模更换为终成型凸模，所述终成型凸模包括固定安装在固定座上与边缘盲孔对应的终成型边缘凸模以及滑动安装在固定座上与中心盲孔对应的终成型中心凸模，挤压时，终成型边缘凸模首先独立下行，当终成型边缘凸模下行至终成型总设计形成的75%～85%时，所述终成型中心凸模开始独立下行，当终成型中心凸模下行至第二极限位时，终成型中心凸模与预成型边缘凸模同步下行至终成型工序结束；

7、s4、脱模步骤：终成型完成后，将终成型凸模从成型后的锻件中移出，并将成型后的锻件从凹槽中顶出。

8、进一步，所述固定座中心设置有贯穿固定座设置的空腔，所述空腔内固定安装有用于输出直线运动的驱动机构，所述驱动机构一端与预成型中心凸模固定连接，所述驱动机构另一端与终成型中心凸模固定连接，所述预成型边缘凸模以及终成型边缘凸模分别安装在固定座的两端。

9、进一步，在步骤s3中，将预成型凸模更换为终成型凸模的具体方式为：移出预成型凸模后，将固定座转动180°，以调换预成型凸模和终成型凸模的位置。

10、进一步，在预成型工序中，在预成型边缘凸模单独下压至预成型边缘凸模顶壁与坯料的上表面保持第一预留间隙时，预成型边缘凸模停止下压；在终成型工序中，在终成型边缘凸模下压至终成型边缘凸模顶壁与坯料的上表面保持第二预留间隙时，终成型边缘凸模停止下压；且满足。

11、进一步，所述预成型工序和所述终成型工序中，预成型凸模和终成型凸模的下压速度按照坯料的变形阶段进行分段变频控制：

12、第一阶段为边缘凸模以第一速度下压；

13、第二阶段为中心凸模以第二速度下压；

14、第三阶段为预成型凸模或终成型凸模整体以第三速度下压。

15、进一步，每个阶段下压至底点时，均保压10秒～20秒。

16、进一步，下压速度切换由控制系统根据设置于成型凹模内的压力传感器所检测到的实时载荷信号触发，当所述实时载荷达到预设阈值时，控制系统自动将下压速度由当前速度切换至下一阶段速度。

17、本发明的有益效果：

18、通过预成型工序和终成型工序以及三阶段的错峰加载机制，将原本集中施加的总变形量在时间和空间两个维度上进行了分散。预成型工序承担总变形量的65%～80%，终成型工序承担剩余部分；在每个工序内部，三个阶段的载荷峰值在时间上错开，避免了所有凸模同步加载时变形抗力瞬间叠加的现象；

19、通过“先边缘、后中心”的加载顺序，在预成型阶段即实现了金属流向的主动调控，边缘凸模先行下压时，中心凸模保持静止，以便于锻料能够流向边缘凸模与中心凸模之间的中心区域，避免采用凸模整体同步挤压方案造成的边缘凸模与中心凸模之间的区域填充困难；终成型阶段再次采用相同策略进行精整，这种“粗调+精调”的双重保障确保了每个边缘盲孔底部圆角完全填充，无缩陷、无孔隙；且通过分段挤压方式，有效控制了锻料向上填充所受到的瞬间拉应力，有效避免了微裂纹和撕裂缺陷。

1.一种多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，所述钛合金锻件具有中心盲孔以及多个围绕中心盲孔周向均匀分布的边缘盲孔，其特征在于，所述成型工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，其特征在于：所述固定座中心设置有贯穿固定座设置的空腔，所述空腔内固定安装有用于输出直线运动的驱动机构，所述驱动机构一端与预成型中心凸模固定连接，所述驱动机构另一端与终成型中心凸模固定连接，所述预成型边缘凸模以及终成型边缘凸模分别安装在固定座的两端。

3.根据权利要求2所述的多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，其特征在于：在步骤s3中，将预成型凸模更换为终成型凸模的具体方式为：移出预成型凸模后，将固定座转动180°，以调换预成型凸模和终成型凸模的位置。

4.根据权利要求2所述的多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，其特征在于：在预成型工序中，在预成型边缘凸模单独下压至预成型边缘凸模顶壁与坯料的上表面保持第一预留间隙时，预成型边缘凸模停止下压；在终成型工序中，在终成型边缘凸模下压至终成型边缘凸模顶壁与坯料的上表面保持第二预留间隙时，终成型边缘凸模停止下压；且满足。

5.根据权利要求2所述的多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，其特征在于：所述预成型工序和所述终成型工序中，预成型凸模和终成型凸模的下压速度按照坯料的变形阶段进行分段变频控制：

6.根据权利要求5所述的多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，其特征在于：每个阶段下压至底点时，均保压10秒～20秒。

7.根据权利要求6所述的多盲孔钛合金锻件坯料分配式分步成型工艺，其特征在于：下压速度切换由控制系统根据设置于成型凹模内的压力传感器所检测到的实时载荷信号触发，当所述实时载荷达到预设阈值时，控制系统自动将下压速度由当前速度切换至下一阶段速度。