在本文中，我们将讨论锻造工艺和薄壁设计方法 Haynes 230，通过数值模拟创建合金形状的环，并选择合适的工艺程序。 在降低材料消耗的前提下，按照制造产品的推荐工艺方法进行实际生产验证，确保戒指的尺寸和性能指标与用户的订单标准相匹配，可有效降低变形程度。 完成的零件。
Haynes 230 是 20 世纪在美国开发的一种 Ni-Cr-W 高温合金材料。 该材料在高温条件下具有优异的高温性能，在实际生产现场也具有良好的耐腐蚀性和耐久性。 材料的变形阻力，锻造温度非常敏感，而锻造温度不当极易造成锻造结构和性能不合适或出现裂纹等缺陷。 目前，该国的供应量相对较小。
用于内燃机和燃烧室的 Haynes 230 合金的位置，用于喇叭造型的零件形状结构的位置，端部尺寸差异大，壁厚薄，锻造坯料的体积在各地不同。 环轧工艺设计要求高。 为了提高产品在国际市场上的竞争力，必须在减少原材料投入的前提下，锻造出满足用户基础条件的锻件。
客户在图 1 所示的条件下请求交付。 该零件为薄壁零件，大端零件与边缘相连，两端的重量差与单位零件的高度必须达到。 三重复杂性非常高。 Haynes 3 合金材料视图当锻造工艺的流动性能较差，并且设计工艺适合在锻造件的小端增加价格容忍度时，锻造件的设计如图 230 所示。
图 1 交货状态图
图 2 锻造状态图
这种锻造环坯设计为在高度方向上对称分布，但 1.5 端面位置的单位高度体积与腰部位置的单位高度体积之间的差异很大，最高可达 XNUMX 倍，环坯通过轧制轧制。 在此过程中，材料的腰部应流向两端，以补充两端的空腔。 由于高温合金的流动性较低，因此必须设计适当的坯料以降低最终轧制过程中的材料流速。 调整锻造尺寸的内径和外径以达到目标尺寸。 同时，坯料完全填充到模腔中。
用户对锻件的技术要求较高，要求晶粒尺寸为 4 或更大。 Haynes 230 合金是一种粗结晶材料，固溶处理温度高达 1187~1224°C。 为了保证锻件的晶粒尺寸，热处理后要满足用户的标准要求，锻造状态的晶粒尺寸必须在6~8级。
为保证模腔内的锻件充分填充，环坯的设计应保证坯料两端材料的体积满足轧制产品两端锻件型腔体积的要求。 同时，在高度高、壁厚薄的锻造中，锻造过程的温度下降得非常快，因此必须采用合适的保温方法，以避免钢坯锻造过程中出现裂纹、断裂等锻造缺陷。
Haynes 230合金材料，再加上合金在自由锻过程中的锻造特性，容易开裂，因此需要提高自由锻造工艺的加热温度，同时应梳理对锻造性能的要求，在最终轧制过程中降低加热温度，并在较低温度下施加一定量的变形，以获得目标组织特性。
该阶段的加热温度设定为 1180 °C，假设该温度接近 Haynes 230 合金的固溶温度并获得更高的程度，该温度在坯料塑性方面较好，不存在裂纹和其他缺陷。 使用铝硅酸盐纤维涂覆坯料表面，为坯料提供保温功能，并实现长期锻造操作。
为了使各零件的锻坯体积满足锻造成型要求，必须形成坯腰料两端向坯端的体积在输送方向上的大小腰部体积分布。 高温合金材料的流动性能一般较低，需要如图所示的预辊模腔设计，以保证材料从材料的坯腰部移动到坯料边缘。 3.
图 3 预轧模具
主银辐条和芯辐条同时挤压坯腰，将材料转移到坯料端，使坯料端的材料体积最好地满足锻造成型的需要，同时最好地填充预轧坯的外径表面。 这提高了坯料最终轧制过程的稳定性，并确保在最终轧制过程中的 XNUMX 次烧成时间内可以获得更大的变形。
为保证锻件成型后的组织特性，该阶段的坯料加热温度设定在1150°C，保证了轧制变形率30%以上。
根据上述开发工艺路线的程序，使用变形模拟软件来模拟锻造成型的过程。 轧制前的坯料内径与模具表面完美契合，通过测量坯料各部分的体积，基本配合的外径基本满足材料体积分布的预期，最终轧制的坯料完全充满模腔，模拟成型条件如图4所示。
图 4 轧制过程的模拟结果
锻造重量350kg，数值模拟，轧制工艺结合公司设备的实际产能，需要260t的径向轧制力，因此我们制作了一台63MN液压机和一条DK53K-700/6004500/1000环磨机生产线的原型，设备参数见表1和表2。 表 XNUMX.
轧制后锻件的状态如图 5 所示，但锻件的尺寸符合锻件图纸的要求。
表 1 63MN 液压机设备参数
最大锻造高度/mm | 最大锻造压力/kN | 锻造精度/mm |
1500 | 25000 | ±1 |
表 2 DK53K-700/600^500/1000 环磨机设备参数
最大轧制直径/mm | 最大轧制高度/mm | 最大滚动重量/kg | Ra Dial Rolling Force/T | 轴向轧制力/t | 轧制精度/mm |
4500 | 1000 | 10000 | 700 | 700 | ±1 |
锻件的热处理参数如表 3 所示。
表 3 锻件热处理参数
热处理方法 | 加热温度 | 冷却方式 |
固体解决方案 | 在 1187°C | 风冷 |
图 5 锻造和成型条件
锻件组织和性能测试采样位置如图 6 所示，在许多情况下，组织如图 7 所示。
图 6 采样位置示意图
图 7 高倍率照片
通过第一批锻件生产实践，我们使用既定的技术程序完全满足了 Haynes 230 的生产要求。 锻环、锻件的尺寸、组织及性能指标完全符合用户标准的要求。
Haynes 230合金锻件，高温坯料生产，低温滚压成型技术方案，该方案保证了坯料阶段更宽的锻造温度窗口，有效减少了坯料阶段锻造缺陷的生长，保证了锻造缺陷有效减少的可能性。 锻造火灾的数量和加工成本。
在锻造过程中，应使用硅酸铝纤维对锻造坯料进行绝缘，以防止坯料局部温度下降而产生开裂。
Haynes 230合金锻件的晶粒尺寸在锻造状态下达到6~8级，热处理后晶粒长至4~5级，必须严格控制热处理时间。
