GH4169涡轮盘晶粒度控制技术研究.pdf

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1、《大型铸锻件》No．2HEAVYCASTINGANDFORGINGMarch2012GH4169涡轮盘晶粒度控制技术研究罗恒军谢静齐占福程槿沈文涛刘晓飞(1．中国第二重型机械集团万航模锻厂，四川618013；2．机械科学研究总院，北京10083)摘要：以九级涡轮盘为研究对象，通过有限元模拟获得优化的锻造工艺和设计，并生产试制出晶粒细化的涡轮盘。关键词：GH4169；涡轮盘；晶粒度中图分类号：TG136文献标识码：BResearchonGH4169TurbineDiskGrainSizeControlTechnologyLuoHengjan，Xi

2、eJing，QiZhanfu，ChengJin，ShenWentao，LiuXiaofeiAbstract：Throughfiniteelementsimulationofnineclassturbinedisc，theoptimizationforgingprocessanddesignareobtained．Basedonprocessimprovement，theturbinediscwithfinegrainsizeissuccessfultrial·manufacture．Tak—ingninthlevelturbinediskasr

3、esearchobject，theoptimizedforgingprocessanddesignareobtainedbyfiniteelementsimulationandtheturbinediskwithfinegrainsizeismanufacturedsuccessfullyintria1．Keywords：GH4169；turbinedisk；grainsize航空发动机是航空工业的“王冠”，其制造技为了获得在1MJ对击锤上生产的优化工艺，术决定前着航空工业的发展水平。GH4169合金我们采用Deform-3D软件对不同饼坯高度

4、(200是航空发动机重要的结构材料，在工作中往往承mm、220mm和240ram)和不同轮缘高度(35mm受很高的蠕变载荷和交变应力，对组织和性能要和40mm)的工艺方案进行了成形模拟。求很高。但GH4169合金的组织和性能对热加工模拟参数为：坯料材料为GH4169，模具材料工艺参数非常敏感，要使批量生产的锻件质量保为5CrNiMo；锻造温度1010~C，转运时间60S，模持稳定很困难。我们以九级涡轮盘作为研究对具预热温度为350~C，环境温度为20℃，工件与周象，结合有限元模拟分析，通过对涡轮盘锻件内部围环境间换热系数为20W／(m·K)，工

5、件与模晶粒度的分析，确定锻件饼坯高度和轮缘高度对具接触面摩擦因子为0．2。锻件晶粒度的影响，以提高对GH4169合金锻件从图2和图3中可以看出，随着坯料高度增质量的控制能力。加，锻造中锻件各区域的温度和应变总体上相应增大，但差别幅度不大。温度上最大差值在20℃1数值模拟分析左右；应变上差值在0．2左右。我们尤其注意到九级涡轮盘的轴截面如图1所示。为了较直在点3处(试环位置)，该处的变形量较小(等效观描述锻件的整个成形过程，我们选取锻件轴截面应变0．35左右)，温度也较低(935~C左右)。事不同区域共6个关键点作为研究点，以研究不同的实上考虑到

6、模具的激冷作用，温度往往更低。因工艺和设计方案对锻件最终晶粒度水平的影响。此在模锻过程中，该区域的晶粒往往难以充分完成再结晶，容易出现混晶现象，导致晶粒度水平下降。我们可以观察到，随着坯料高度的增加，点3区域的变形和温度有所增加，显然有利于再结晶的充分完成。从图4中可以看出，轮缘高度增加5Film，对整个锻件中温度和应变的影响不是很明显。但我们观察3点区域，随着轮缘高度的增加，该点的温图1九级涡轮盘轴截面6个跟踪点位置度和应变水平都有一定程度的提高，显然也有利Figure1Thepositionsof6trackingpoints于锻件晶粒的再

7、结晶。此外，适当增加轮缘高度，ofninthlevelturbinedisk可有效减少模具激冷对轮缘处3点区域的影响。收稿日期：201l—09—19l7No．2《大型铸锻件》March2012HEAVYCASTINGANDFORGING114O2．4卅钮t●●_lf—L2．O1100'，0J：·’二一—■、．一一粤乎．．．／L．6_魄，．-一／t060—一，．_雌●—1．2p％_．挚●{●—__●■H--—J●----●_一囊1020●—一备《一一一●■——一●—●—●●．磷～t1_商O．8_一，蔫；!：=98O警●一篓==：盔：—二二0l=●

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