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国家标准计划《钛合金等温锻造 工艺规范》由 TC74(全国锻压标准化技术委员会)归口上报及执行 ,主管部门为国家标准化管理委员会

主要起草单位 贵州安大航空锻造有限责任公司第一拖拉机股份有限公司工艺材料研究所北京机电研究所湖北三环锻造有限公司武汉理工大学等

目录

基础信息

计划号
20190869-T-469
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2019-03-28
申报日期
2017-09-13
公示开始日期
2019-01-03
公示截止日期
2019-01-18
标准类别
基础
国际标准分类号
77.120.50
77 冶金
77.120 有色金属
77.120.50 钛和钛合金
归口单位
全国锻压标准化技术委员会
执行单位
全国锻压标准化技术委员会
主管部门
国家标准化管理委员会

起草单位

目的意义

工信部《“三基”规划》中,将“锻压”工艺列为“机械工业生产过程中量大面广、通用性强的”的“基础制造工艺”之一。

《国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》中提出重点制定铸造、锻压、热处理、增材制造等绿色工艺及基础制造装备标准。

等温锻造是目前先进的锻造制造方法,在锻件变形过程中坯料温度不降低,金属流动性好,容易填充模具型腔,锻件尺寸精度高,机加余量小,对形状复杂、薄壁、高筋的锻件可以一火完成,而普通模锻需要多火次完成,等温锻造的变形力只有普通模锻的1/5~1/20,能以小吨位的设备锻制投影面积大而薄的锻件,是国际先进的制造技术。

《中国制造2025》中提出要统筹推进核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础的发展;强化基础领域标准、计量体系建设,加快实施对标达标,提升基础产品的质量、可靠性和寿命;强化前瞻性基础研究,着力解决影响核心基础零部件(元器件)产品性能和稳定性的关键共性技术。

《中共中央 国务院关于开展质量提升行动的指导意见》中提出要“加快装备制造业标准化和质量提升,提高关键领域核心竞争力。

实施工业强基工程,提高核心基础零部件(元器件)、关键基础材料产品性能,推广应用先进制造工艺,加强计量测试技术研究和应用”。

本标准涉及的钛合金作为一种新金属,是一种性能优异的材料,具有密度小,比强度高,耐蚀性能好,耐热性能优良,无磁等特点,广泛应用于航天、航空、海洋、运输等产业急需的核心基础零部件(元器件),本标准的制定符合《中国制造2025》和《中共中央 国务院关于开展质量提升行动的指导意见》提出的发展要求。

同时,本标准的制定也符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》中提出的“重点研究开发满足国民经济基础产业发展需求的轻质高强金属和无机非金属结构材料”的发展方向。

《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》提出要开展十大领域四基“一揽子”突破行动,其中“节能与新能源汽车“一揽子”突破行动”中指出要开发轻量化车身复合材料、轻合金材料等关键基础材料,推广轻量化材料成形制造工艺、汽车件近净成形制造工艺等先进基础工艺。

另外,《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》还提出要实施重点产品、工艺“一条龙”应用计划,其中“轻量化材料精密成形技术“一条龙”应用计划”提出针对节能和新能源汽车及先进轨道交通等高端装备轻量化需求,采用铝合金、镁合金、钛合金及超高强度钢等轻量化材料,推广铝及镁合金精密成形铸造工艺、塑性成形工艺及连接工艺、超高强度钢精密塑性成形工艺等,实现既“控形”又“控性”的“双控”目标。

但是钛合金的可锻性与铝合金、钢铁材料相比是相当困难的,锻造温度范围窄,尤其是采用近β锻或准β锻时,温度范围控制非常严格,采用等温锻造,坯料的变形温度均匀,不会随时间下降,有利于钛合金成形。

因此,等温锻造技术非常适合钛合金锻造,采用等温锻造技术,有效地解决了钛合金变形抗力大、变形温度高、变形温度范围狭窄等困难,使锻件实物的性能稳定性、质量可靠性、环境适应性、使用寿命等指标达到国际同类产品先进水平。

并且钛合金的机械加工性能特别差,加工费用高,成品零件的价格贵,采用等温锻造技术还能生产精密锻件,降低材料消耗,有效利用资源,符合《中国制造2025》中提出的“要加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺,实现绿色生产”的要求。

本标准正是基于以上市场现实和国家政策,重点发展钛合金等温锻造工艺。

我国目前还没有钛合金等温锻造工艺规范相关的国家标准,因此急需出台国家标准来规范钛合金等温锻造工艺的生产流程。

本标准对钛合金等温锻件的通用要求、锻造设备、工艺流程和控制要点提出了要求,本标准的发布和实施可以有效指导锻造企业钛合金等温锻造生产,推动锻造企业采用钛合金等温锻造技术,从而提升锻造行业的整体水平。

制定本标准,将钛合金等温锻造制造工艺标准化,可以达到加快应用清洁高效锻压加工工艺,实现绿色生产的目的,有利于钛合金等温锻造技术的推广和应用。

本标准已列入《国家重点研发计划--国家质量基础的共性技术研究与应用--重要领域绿色制造关键共性标准研究--清洁高效制造工艺关键技术标准研究》(课题编号:2017YFF0207902)课题中,因此,本项目属于重大项目。

本标准的制定符合《国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》中提出的“加强关键基础零部件标准研制,制定基础制造工艺、工装、装备及检测标准”的要求,符合《装备制造业标准化和质量提升规划》关于“加快核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础领域急需标准制定”的规定,坚持标准引领,用先进标准倒逼装备制造业转型和质量升级。

该标准具有实际应用价值,是广大锻造企业急需的一项标准。

范围和主要技术内容

标准的主要技术内容与适用范围: 本标准适用于指导钛合金等温锻造工艺规范的制定。 主要技术内容:本标准规定了钛合金等温锻造和热模锻造的工艺要求,包括:术语和定义,钛合金等温锻造工艺流程,对人员、环境、设备、模具工装、原材料和锻件设计的要求,以及对下料、腐蚀、探伤、坯料装炉、加热、改锻、制坯和等温锻等工艺过程的规定。 预研情况:2017年1月在全国锻压标准化技术委员会的组织下,成立了由贵州安大航空锻造有限责任公司、第一拖拉机股份有限公司工艺材料研究所、北京机电研究所、湖北三环锻造有限公司、武汉理工大学等单位的技术人员组成的标准工作组。工作组经讨论后认为,本标准应紧密结合国内外钛合金等温锻造工艺规范进行编写。工作组根据多年生产实践积累的经验和技术资料,研究确定了本标准的框架,并于2017年7月完成了标准草案。

国内外简要情况说明

1、国内外对该技术研究情况说明: 钛合金等温锻造工艺的研究始于20世纪60年代,现逐渐趋于成熟,在国外很早就有等温锻造技术成功应用于IMI834钛合金压缩机盘、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,可方便的预测和控制等温锻过程中的温度分布、材料流变应力、应变应变速率、模具应力变化等参数,可在锻造之前精确的预测锻件的最终组织和性能。 我国从20世纪80年代开始研究钛合金等温锻造技术,经过30多年的历程,掌握了钛合金等温锻的技术特点,解决了钛合金等温锻生产技术的难点,制定了钛合金等温锻造的工艺路线,生产的钛合金等温锻产品质量稳定,工艺成熟,生产出的锻件能够满足各行各业的要求。上海五钢有限公司运用等温锻造技术生产出表面光洁、外形精确的TC11钛合金收敛段、扩张段,TC4钛合金翼芯、气瓶等航天精密优质锻件。中国南方航空发动机械公司采用等温锻造技术成功锻造出压气机1-2级盘、支撑架、前轴承座、风扇整流器内环、指针和摇臂等合格的锻件。但是目前我国的钛合金等温锻造工艺的应用还多局限于航天、航空领域,随着钛合金应用范围的不断扩大,钛合金等温锻造技术的使用是大势所趋,有着广阔的市场前景。 2、项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑: 目前暂无相关的国际或国外标准。本项目计划结合我国的实际情况制定、符合我国实际需要的国家标准。 3、与国内相关标准间的关系: 目前国内还没有相关的国家标准和行业标准。 4、标准项目是否存在知识产权问题: 本标准不涉及知识产权问题。

国家级科研专项支撑

2017YFF0207902 国家重点研发计划--国家质量基础的共性技术研究与应用--重要领域绿色制造关键共性标准研究--清洁高效制造工艺关键技术标准研究