技术领域
[0001] 本
发明属于盒形件
锻造成形技术领域，具体涉及一种钛合金硬盘壳体精锻成形方法。
背景技术
[0002] 轻量化钛合金硬盘壳体(四周壁厚为2.5～5.5mm、壳底厚度为3～5mm)是大型台式工作主机、便携式移动硬盘的关键部件，主流的硬盘容量均在6TB以下，转速为5400～7200转/分，目前壳体制造工艺主要是机械切削加工、低
压铸造成形、1火次等温
热锻成形、1火次热预锻+1火次等温热锻、4～6火次热锻成形，其缺点是材料和
能源浪费严重，生产效率低，设备吨位要求高，四周壁厚成形极限小，热锻后在高度方向上存在褶皱现象，薄壁区域尺寸回弹严重导致外形尺寸
精度降低，并且在大存储、长时运转条件下存在壳体发热严重等问题，严重降低其服役性能和使用寿命。当硬盘存储容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时，需要在薄壁壳体腔内充惰性保护气体，兼具轻量化、高强、高导热
散热、高气密性的特殊性能要求，对其壳体的轻量化、高性能制造随之也提出了更高要求，现有的技术无法满足该类壳体的高性能精确成形制造。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种钛合金硬盘壳体精锻成形方法，可以有效克服
现有技术存在的缺点。
[0004] 本发明目的是这样实现的，其特征在于包括以下工艺步骤：
[0005] (1)采用立式
离心铸造方式铸造钛合金预制
板坯铸件，
浇注温度为1600～1650℃，金属模具铸型转速为180～220r/min，浇注速度为10～15kg/s，浇槽距离模盖高度为20～30cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝80～120mm、宽度W0＝30～60mm、高度H0＝10～15mm，四周壁厚B0＝5.0～8.5mm，凹槽深h0＝3～5mm，圆槽半径R0＝12～30mm；
[0006] (2)双级均匀化：将离心铸造的钛合金预制板坯铸件进行双级均匀化处理，第一次均匀化加热温度为1020～1050℃，保温0.5～1h，第二次均匀化是直接加热至1050～1080℃，保温1～3h；
[0007] (3)热预锻：坯料初始温度为980～1100℃，模具预热温度为380～400℃，压
力机下压力为24～28MN，下压速度为3.5～4mm/s；
[0008] (4)热终锻：锻件初始温度为930～950℃，模具预热温度为360～380℃，压力机下压力为28～32MN，下压速度为1.5～2.5mm/s；
[0009] (5)中间固溶：加热温度为970～1020℃，保温时间为1～2h，再
水冷至室温；
[0010] (6)冷精锻：压力机下压力为18～22MN，下压速度为1～2mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝100～150mm、宽度W＝50～80mm、高度H＝20～30mm，壳底厚度h＝3～5mm，四周壁厚B＝2.5～5.5mm，圆槽半径R＝18～40mm；
[0011] (7)双级时效处理：将冷精锻壳体锻件进行时效处理，第一次时效温度为480～540℃，保温2～5h，第二次时效温度为550～590℃，保温3～8h，最后空冷至室温。
[0012] 本发明的优点及有益效果是：可以大幅节约材料，壳体四周壁厚的成形极限大，壳体外形尺寸精度高。在薄壁壳体腔内充惰性保护气体以满足硬盘存储容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时，兼具轻量化、高强、高导散热、高气密性的特殊性能优点。
附图说明
[0013] 图1为立式离心铸造示意图；
[0014] 图2为立式离心铸造钛合金预制板坯铸件的俯视图；
[0015] 图3为图2中A-A剖视图；
[0016] 图4为冷精锻后钛合金壳体的俯视图；
[0017] 图5为图4中B-B剖视图；
[0018] 图中：1—浇包 2—浇道 3—浇口 4—
锁紧销 5—模具盖板 6—上沙垫 6′—下沙垫 7—金属模具铸型 8—预制板坯铸件 9—
冷却水管；
[0019] L0—板坯的长度，W0—板坯的宽度，H0—板坯的高度，B0—板坯的四周壁厚，h0—板坯的凹槽深度，R0—板坯的圆槽半径，L—壳体锻件的长度，W—壳体锻件的宽度，H—壳体锻件的高度，B—壳体锻件的四周壁厚，h—壳体锻件的底部厚度，R—壳体锻件的圆槽半径。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图和具体
实施例对本发明做进一步详细说明。
[0021] 图4和图5所示为冷精锻后钛合金壳体的俯视图和B-B剖视图，即本发明的一种钛合金硬盘壳体。
[0022] 实施例1
[0023] 本实施例提供一种钛合金硬盘壳体精锻成形方法，设定壳体尺寸为：长度L＝100mm、宽度W＝50mm、高度H＝20mm，壳底厚度h＝3mm，四周壁厚B＝2.5mm，圆槽半径R＝
18mm；其精锻成形的工艺步骤是：
[0024] (1)采用立式离心铸造方式铸造钛合金预制板坯铸件，图1所示为立式离心铸造示意图，图中1是浇包，2是浇道，3是浇口，4是锁紧销，5是模具盖板，6是上沙垫，6′是下沙垫，7是金属模具铸型，8是预制板坯铸件，9是冷却水管，浇注温度为1600℃，金属模具铸型转速为180r/min，浇注速度为10kg/s，浇槽距离模盖高度为20cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝80mm、宽度W0＝30mm、高度H0＝10mm，四周壁厚B0＝5.0mm，凹槽深h0＝3mm，圆槽半径R0＝12mm，如图2～3所示；
[0025] (2)双级均匀化：将离心铸造的钛合金预制板坯铸件进行双级均匀化处理，第一次均匀化加热温度为1020℃，保温0.5h，第二次均匀化是直接加热至1050℃，保温1h；
[0026] (3)热预锻：坯料初始温度为980℃，模具预热温度为380℃，压力机下压力为24MN，下压速度为3.5mm/s；
[0027] (4)热终锻：锻件初始温度为930℃，模具预热温度为360℃，压力机下压力为28MN，下压速度为1.5mm/s；
[0028] (5)中间固溶：加热温度为970℃，保温时间为1h，再水冷至室温；
[0029] (6)冷精锻：压力机下压力为18MN，下压速度为1mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝100mm、宽度W＝50mm、高度H＝20mm，壳底厚度h＝3mm，四周壁厚B＝2.5mm，圆槽半径R＝18mm，如图4～5所示；
[0030] (7)双级时效处理：将冷精锻壳体锻件进行时效处理，第一次时效温度为480℃，保温2h，第二次时效温度为550℃，保温3h，最后空冷至室温。
[0031] 实施例2
[0032] 本实施例提供一种钛合金硬盘壳体精锻成形方法，设定壳体尺寸为：长度L＝150mm、宽度W＝80mm、高度H＝30mm，壳底厚度h＝5mm，四周壁厚B＝5.5mm，圆槽半径R＝
40mm；其精锻成形的工艺步骤是：
[0033] (1)采用立式离心铸造方式铸造钛合金预制板坯铸件，图1所示为立式离心铸造示意图，图中1是浇包，2是浇道，3是浇口，4是锁紧销，5是模具盖板，6是上沙垫，6′是下沙垫，7是金属模具铸型，8是预制板坯铸件，9是冷却水管，浇注温度为1650℃，金属模具铸型转速为220r/min，浇注速度为15kg/s，浇槽距离模盖高度为30cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝120mm、宽度W0＝60mm、高度H0＝15mm，四周壁厚B0＝8.5mm，凹槽深h0＝5mm，圆槽半径R0＝30mm，如图2～3所示；
[0034] (2)双级均匀化：将离心铸造的钛合金预制板坯铸件进行双级均匀化处理，第一次均匀化加热温度为1050℃，保温1h，第二次均匀化是直接加热至1080℃，保温3h；
[0035] (3)热预锻：坯料初始温度为1100℃，模具预热温度为400℃，压力机下压力为28MN，下压速度为4mm/s；
[0036] (4)热终锻：锻件初始温度为950℃，模具预热温度为380℃，压力机下压力为32MN，下压速度为2.5mm/s；
[0037] (5)中间固溶：加热温度为1020℃，保温时间为2h，再水冷至室温；
[0038] (6)冷精锻：压力机下压力为22MN，下压速度为2mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝150mm、宽度W＝80mm、高度H＝30mm，壳底厚度h＝5mm，四周壁厚B＝5.5mm，圆槽半径R＝40mm，如图4～5所示；
[0039] (7)双级时效处理：将冷精锻壳体锻件进行时效处理，第一次时效温度为540℃，保温5h，第二次时效温度为590℃，保温8h，最后空冷至室温。
[0040] 实施例3
[0041] 本实施例提供一种钛合金硬盘壳体精锻成形方法，设定壳体尺寸为：长度L＝120mm、宽度W＝60mm、高度H＝25mm，壳底厚度h＝4mm，四周壁厚B＝4.0mm，圆槽半径R＝
25mm；其精锻成形的工艺步骤是：
[0042] (1)采用立式离心铸造方式铸造钛合金预制板坯铸件，图1所示为立式离心铸造示意图，图中1是浇包，2是浇道，3是浇口，4是锁紧销，5是模具盖板，6是上沙垫，6′是下沙垫，7是金属模具铸型，8是预制板坯铸件，9是冷却水管，浇注温度为1620℃，金属模具铸型转速为200r/min，浇注速度为12kg/s，浇槽距离模盖高度为25cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝100mm、宽度W0＝50mm、高度H0＝12mm，四周壁厚B0＝6.5mm，凹槽深h0＝4mm，圆槽半径R0＝20mm，如图2～3所示；
[0043] (2)双级均匀化：将离心铸造的钛合金预制板坯铸件进行双级均匀化处理，第一次均匀化加热温度为1030℃，保温0.7h，第二次均匀化是直接加热至1070℃，保温2h；
[0044] (3)热预锻：坯料初始温度为1050℃，模具预热温度为390℃，压力机下压力为26MN，下压速度为3.7mm/s；
[0045] (4)热终锻：锻件初始温度为940℃，模具预热温度为370℃，压力机下压力为30MN，下压速度为2.0mm/s；
[0046] (5)中间固溶：加热温度为1000℃，保温时间为1.5h，再水冷至室温；
[0047] (6)冷精锻：压力机下压力为20MN，下压速度为1.5mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝120mm、宽度W＝60mm、高度H＝25mm，壳底厚度h＝4mm，四周壁厚B＝4.0mm，圆槽半径R＝25mm，如图4～5所示；
[0048] (7)双级时效处理：将冷精锻壳体锻件进行时效处理，第一次时效温度为500℃，保温3h，第二次时效温度为570℃，保温5h，最后空冷至室温。
