本发明涉及机械加工，尤其是一种大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法。
背景技术：
1、高温合金锻件多用于发动机的低压涡轮盘、高压涡轮盘、高压压气机盘及其过渡部位，锻件高温下承受复杂应力，工作环境恶劣，对锻件组织性能要求较高。
2、锻件组织差异性较大，易产生组织应力，引发应力集中，从而引起锻件失效，造成重大质量安全事故。
3、高温合金锻件采用普通锻造(模具温度小于600℃)成型时，易产生冷模组织，这种粗大的冷模组织或混晶组织是锻件再结晶不充分产生的。锻件的再结晶过程与锻造过程中锻件温度、变形量、变形速度等有重要关系。
4、传统盘轴类高温合金锻件截面差异性较小，可采用常规镦饼+模锻方式锻造成型，即可得到良好的组织性能匹配；对于小型变截面高温合金锻件，可采用增加工艺辅料的方式，即在锻件设计时，适当增加加工余量，亦可实现锻件组织均匀性控制；但是，对于大尺寸复杂变截面高温合金锻件而言，增加工艺辅料，势必造成成本急剧增高，若采用传统镦饼+模锻的工艺方法锻造成型，易引起锻件局部变形不均匀，锻件薄截面位置(约40mm厚度)变形量大但温度散失快，后截面位置(约150mm厚度)温度散失慢但变形量小，如此便得不到均匀的锻件组织；目前关于大尺寸复杂变截面高温合金锻件成型及组织均匀性控制方面的报道较少，为提高发动机整体性能水平，此类大尺寸复杂变截面高温合金锻件成型及组织均匀性控制技术急需突破。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是提供一种大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，通过数值模拟迭代，匹配设计预锻件尺寸，得到变形量良好的终锻件，生产过程中采用适当的方式控制锻件温度，从而获得了组织均匀、能优良的大尺寸变截面高温合金锻件。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，包括以下步骤：
4、s1、对预锻模与终锻模进行匹配设计，通过deform软件设计出金属流动空间，保证终锻时零件本体各截面变形量≥15％，同时保证终锻时良好的定位；
5、s2、根据预锻件形状结构，结合数值模拟的温度分布结果，在预锻件底部和最大外圆小截面变形位置多覆盖一层保温棉；
6、s3、镦粗，锻件加热到1000～1020℃后出炉，用保温棉进行包套，并在100s内转运至模具镦粗，将锻件镦粗成饼坯；
7、s4、预锻，将镦粗后的饼坯放进预锻模具，压制成预锻件(终锻的坯料)；
8、s5、终锻，通过终锻模具对预锻件进行锻造变形，在进行终锻时，锻件通过预锻件与终锻模匹配斜面和预锻件与终锻模的底部接触面实现自适应约束并准确定位；
9、s6、锻件在终锻模具自适应定位后进行锻压，底部小截面部位先变形，速度压制为12～15mm/s，在荒坯下模小截面厚度增大至80mm以上，速度压制为5mm/s，待终锻模上模接触至预锻件荒坯最大外圆处时，再以10mm/s的速度压制至结束。
10、步骤s1中，所述匹配设计包括锻件结构优化设计、预锻设计、终锻设计和最终锻件制备。
11、步骤s2中，所述最大外圆小截面的厚度小于60mm。
12、步骤s3中，所述保温棉的厚度为10mm，进行包套后保证锻造过程的温度大于990℃，满足再结晶需求。
13、步骤s3中，所述锻件运至模具后，以10～12mm/s的速度镦粗至450-550mm。
14、步骤s5中，所述自适应约束并准确定位通过用夹料车，将锻件转运至终锻模具上方，锻件可依靠自身重量，自动滑入终锻模具型腔。
15、步骤s6中，所述底部小截面部位的厚度小于60mm。
16、所述大尺寸复杂变截面的直径为φ1130mm，高度为354mm。
17、所述锻件经过镦粗、预锻和终锻时均需要加热，所述镦粗和预锻时的加热温度要比终锻时的加热温度低3～5℃。
18、本发明的有益效果是：
19、1.通过零件结构特点，首先随形设计锻件毛坯图，利用数值模拟技术，反复优化，设计出终锻模，利用数值模拟迭代，匹配设计预锻件尺寸，得到变形量良好的终锻件，生产过程中采用适当的方式控制锻件温度，从而获得了组织均匀、能优良的大尺寸变截面高温合金锻件。
20、2.在预锻件和锻件设计时，对截面厚度做了约定，即预锻件是和终锻件进行匹配设计的，这样可保证变形量≥15％，在这个条件下，薄截面部位需快速变形，因此压制速度是12～15mm/s，随着变形的进行，原薄截面部位会镦粗变形，截面增大，此时锻件变形反热增加，需降低压制速度，保证锻件温度不至于过度升高，因为过度升高会造成晶粒长大，组织就不均匀，最后再用10mm/s是因为终锻上模具接触到荒坯最大外圆的薄截面部位，即薄截面部位开始变形，但是此位置的截面厚度要比荒坯底部的稍厚，因此变形速度设定为10mm/s。
1.大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：步骤s1中，所述匹配设计包括锻件结构优化设计、预锻设计、终锻设计和最终锻件制备。
3.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：步骤s2中，所述最大外圆小截面的厚度小于60mm。
4.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：步骤s3中，所述保温棉的厚度为10mm，进行包套后保证锻造过程的温度大于990℃，满足再结晶需求。
5.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：步骤s3中，所述锻件运至模具后，以10～12mm/s的速度镦粗至450-550mm。
6.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：步骤s5中，所述自适应约束并准确定位通过用夹料车，将锻件转运至终锻模具上方，锻件可依靠自身重量，自动滑入终锻模具型腔。
7.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：步骤s6中，所述底部小截面部位的厚度小于60mm。
8.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：所述大尺寸复杂变截面的直径为φ1130mm，高度为354mm。
9.如权利要求1所述的大尺寸复杂变截面高温合金锻造组织均匀性的控制方法，其特征在于：所述锻件经过镦粗、预锻和终锻时均需要加热，所述镦粗和预锻时的加热温度要比终锻时的加热温度低3～5℃。
