高温合金温挤压工艺优化方案

随着航空与宇航工业的迅速发展，现在已经可以采用温挤压工艺制造各种高温合金零件。图7-48所示为用高温合金GH1140温挤压成形的涡流器内环零件。与旧的切削加工方法相比，采用温挤压工艺大大节约了昂贵的高温合金材料，并可实现少无切屑加工，明显降低了生产成本。同时，还可以使用边余料作为原材料冲出毛坯，如图7-49所示。

图7-48 涡流器内环零件

图7-49 涡流器内环温挤压件的毛坯

高温合金温挤压工艺的特点与不锈钢温挤压加工类似，即变形抗力大，硬化率高和粘模能力强。(www.xing528.com)

为了降低变形抗力，提高模具寿命，低温温挤压前应进行软化热处理（淬火）。一般原始毛坯硬度为230HBW左右。如采用温度1150℃加热，保温15min，在沸腾的水中冷却，硬度可降低至160HBW左右。这时，经电镜检查，晶界的碳化物已全部溶入奥氏体中，但奥氏体晶粒显著长大，热疲劳性能和高温塑性下降。而在1100℃中加热，保温15min，在冷水中或空气中淬火，材料硬度降至170～178HBW。这时，晶界上的碳化物大部分已溶入固溶体，链状存在的方形γ′相已经消失，晶粒长大不显著。因此，应采用1100℃加热，在冷水中或空气中冷却的软化热处理工艺。

毛坯在温挤压前经草酸盐处理，使用二硫化钼15%（质量分数）加氯化石蜡85%（质量分数）作为润滑剂。

图7-50 GH1140单位挤压力与变形程度的关系

由于高温合金的粘附现象严重，实际生产中高温合金GH1140用的温挤压温度不宜高于400℃。GH1140在室温和在340～380℃挤压时，其单位压力与变形程度的关系如图7-50所示。从该图可见，在340～380℃温挤压时，反挤压变形程度不应大于55%，正挤压变形程度不应大于70%，极限变形程度的确定与所选用模具钢可承受的单位压力有关。具体采用毛坯加热温度为360℃，保温30min，使用电阻炉加热。反挤压一次成形，变形程度48%。由于GH1140材料粘模，所以卸料力很大，有时可能因此而造成凸模折断。因此，除注意润滑剂的选择和使用外，尚应精心设计和加工凸模。模具预热温度为100～150℃。模具工作部分材料选用高速钢W6Mo5Cr4V2。温挤压加工在曲柄压力机上进行。