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1、目录1绪论11.1什么是等温锻造11.2钛合金等温锻造技术的国内外现状和差距21.2.1国外等温锻技术的应用21.2.2国内等温锻技术的应用21.3钛合金产品及其性能组织简介31.4总结62等温锻造工艺分析及过程72.1钛合金（TC4）零件等温锻造的工艺性分析72.2钛合金等温锻造特点92.3工艺方案及参数的选择计算112.3.1温度和应变速率112.3.2等温锻造变形力的计算及设备吨位的的选择132.5锻造过程中常见的缺陷和对策142.6锻件的冷却方法192.7锻件的冷却规范202.8锻件的表面清理203等温锻造模具
2、及加热炉设计223.1模具设计总体分析223.1.1模具结构分析223.1.2模具制造223.2锻件及坏料的设计233.2.2制定零件锻件图233.2.3锻坯设计253.2.4材料利用率的计算263.3上模、下模及模套的设计273.3.1模具材料的选择273.3.2上模及下模及模套的设计273.4模具的固定283.5模具润滑剂的选择283.6加热炉的设计29结束语..................................................................32参考文献.......
3、.........................................................33致谢.....................................................................351绪论在常规条件下，一些难难成型金属材料，如钛合金、铝合金、镁合金等，等温锻造范围比较狭窄，尤其实在锻造具有薄的腹板、高肋和薄壁零件时毛坯的温度很快的向模具散失，变形抗力迅速增加，塑性急剧降低，这不仅需要大幅度提高设备吨位，也容易造成锻件的开裂，因此不得不增加
4、机加工余量，降低了材料的利用率，提高了制件的成本。70年代以来，出现了等温锻造技术，使锻件直接做到近尺寸，大大降低了成本。另外传统的锻造方法不冶金质量不容易控制，尤其是大锻体内部材质均匀性不容易控制，等温锻造就不存在这些问题。1.1什么是等温锻造等温锻造(isothermalforging)是指把加热到稍高于锻造温度的坯料置入具有一定温度的模腔中,并保证锻造时模具温度基本不变,使毛坯以低应变速率变形的锻造方法。等温锻造具有如下优点:可显著提高金属材料的塑性;减小变形金属内部由于变形不均匀而引起的组织性能的差异,降低锻造
5、时的变形抗力,有利于模膛的填充;材料利用率高;锻件具有均匀的力学性能,锻件尺寸稳定;可在小型设备上实现较大锻件的成形,也使复杂锻件的精锻成形成为可能;压力机行程速度要求低(一般选用液压机),压力机吨位要求比常规锻造低;可使锻造过程中坯料充分再结晶,防止由于不完全再结晶而在后续热处理过程中出现晶粒。从等温锻造技术的研究与发展看，等温锻造可分为等温精密模锻、等温超塑性锻造、粉末坯等温锻造3类。采用等温锻造工艺能够生产出锻后不需机加工的净型锻件或是仅需少量2次加工的近净型锻件。该工艺技术主要用来制造钛合金或镍基合金机身或发动
6、机部件，也用来制造钢传动齿轮或其它零件。钛合金等温锻造技术是一项新的工艺方法，该工艺结合热机械处理能获得综合力学性能最优化的钛合金等温锻件，但在模具材料、模具制造和模具加热装置等方面的成本投入比常规锻造方法要高，因而近年来大多用于制造航空航天工业中飞机的零部件。等温锻造过程是一个非常复杂的金属塑性成形过程,其最佳锻造条件(主要是锻造温度和应变率)的选择并非易事。锻造温度越高、应变率越小,锻造载荷越小、合金微观组织均匀一致,但变形速度太慢,不利于批量生产,加热成本也高;锻造温度较低、应变率较大,则锻造载荷大大增加且易使模
7、具产生裂纹等。所以合理选择最佳锻造条件,其锻造温度十分重要。在等温锻造过程中,模具与锻材要始终保持同一工作温度,这样模具就需要加热,而模具的加热温度、加热方式、加热装置以及模具温度场的实际状况等对等温锻造工件质量都有影响,必须正确地制定和设计。1.2钛合金等温锻造技术的国内外现状和差距1.2.1国外等温锻技术的应用目前国际上比较流行的先进锻造工艺是等温锻造技术、粉末冶金技术和热等静压技术。钛合金等温锻造工艺技术的研究始于20世纪60年代，现逐渐趋于成熟，在国外很早就有等温锻技术成功应用于制造IMI834钛合金压缩机盘、
8、Ti-6Al-4V钛合金叶片等零件的报道。德国GKSS研究中心成功开发了等温锻造加工近γ-TiAl合金零件的技术。欧美、日本一些国家等温锻造硬件已很成熟，如温控器、常应变率控制器和微型计算机的反馈系统等。随着数值模拟和有限元技术的不断发展，许多研究者用它来研究等温锻造技术。利用有限元数值模拟，可方便的预测和控制等温锻过程中的温度分
