与其他金属材料一样,对于使用可靠性要求高的钛合金零件都要采用锻造工艺进行制造。钛合金的常用锻造方法包括:自由锻造、热模锻造和特种锻造。
1、自由锻造
钛合金的自由锻造(open die forging, ODF)是一种利用外力作用使得钛合金在上砧与下砧之间变形,获得具有一定微观组织和性能、形状与尺寸锻件的锻造方法,特别适用于生产重型机械中的大型锻件或特大型锻件。锻造变形程度是自由锻造工艺中的重要工艺参数,是细化钛合金微观组织的必要条件。当变形程度小于30%时,不能破碎或只能轻微破碎钛合金中的铸造组织;当变形程度大于30%时,能够明显细化其微观组织。通常,要使钛合金中的粗晶针状微观组织细化,并转变为球状组织,获得具有良好微观组织的钛合金锻件,锻造变形温度应当在a+β相区内,变形程度应大于60%。
2、热模锻造 钛合金的热模锻造(hot die forging, HDF)是一种利用外力作用使得钛合金坯料在模膛内变形,获得具有一定微观组织和性能、形状与较高尺寸精度锻件的锻造方法。热模锻造适合于生产结构形状较为复杂、尺寸精度较高和机械加工余量较小的钛合金锻件。为了使得钛合金锻件的微观组织和性能满足设计技术指标要求,热模锻造在钛合金锻造中应用较为普遍。钛合金热模锻造又分为普通模锻(die forging, DF)、等温锻造(isothermal die forging, IDF)、超塑性锻造(superplastic forging, SPF)三种锻造工艺。锻造工艺对钛合金锻件的尺寸精度影响显著。当采用普通锻造时,普通模锻件筋的..高宽比为6:1,精密锻件的..高宽比为15:1;当采用等温锻造或超塑性锻造时,精密锻件筋的..高宽比为23:1,筋的.小宽度可达2.5mm,腹板.小厚度可达2.0mm。普通锻造一般用于生产简单形状的钛合金锻件,等温锻造一般用于生产形状复杂和尺寸精度要求高的钛合金锻件,超塑性锻造一般用于生产形状极其复杂、截面变化大和使用性能要求高的钛合金锻件。
3、特种锻造
钛合金的特种锻造(special forging, SF)是一种利用外力作用使得钛合金坯料在专用设备上进行变形,获得具有一定微观组织和性能、形状与尺寸锻件的锻造方法。特种锻造的生产效率较高,适合于生产大批量的钛合金锻件,如在镦锻机和搓丝机上生产螺钉,生产效率成倍增长,但是一种特种锻造设备只能生产一类锻件,具有局限性。