一种转子叶片材料为GH4169合金，该类叶片是航空发动机高压压气机的重要转动部件，在研制该叶片精锻毛坯（如图1所示）的过程中，摒弃了传统的挤杆＋镦头＋预锻＋精密成形的锻造成形工艺，代之以挤压＋精密成形的锻造成形工艺，用一火次挤压制坯代替了三火次综合制坯，不但使成形工艺流程缩短一半，所用锻造工装减少一半，而且对叶片获得较细的晶粒度也非常有利，是一种十分精益的叶片锻造技术。然而在初始挤压工艺方案中，采用了常用的开式挤压方式，叶身长度方向敞开（挤压坯如图2所示），最终精密成形时，存在设备打击力不足且变形量过大的困难，导致叶身厚度超差、叶片进排气边缘撕裂等问题的出现，为此需对该叶片挤压制坯工艺进行研究、优化。
工艺性分析
采用DEFFORM-3D软件模拟原挤压件精密成形的过程，发现锻造成形后叶身毛边过大，整个叶身展宽已接近叶身自有宽度的3倍（如图3所示），同时所需最大打击力为7.36MN（如图4所示）。
分析叶片锻件（如图5所示）的的特点，锻件的定位凸台（A-A）处截面积为86.3mm2，叶身最大截面（B-B）的面积为62mm2。在初始挤压工艺方案中，叶身长度方向敞开，所挤出的叶身部分是等截面的，为保证截面积最大的叶尖定位凸台处的充满，需根据定位凸台处截面积计算挤压件叶身部分截面积，计算的结果为106.3mm2（图5 中C-C截面），此面积大于叶身终锻实际需求的62mm2近一倍，富余材料过多，这对于厚度较薄的转子叶片来说十分不利，一方面由于GH4169合金是难变形材料，其塑性相对较低，难以满足叶身大幅度展宽对其流动的需要，导致叶片厚度打不下去，所需设备打击力急剧增大，同时查出所用锻造设备1000t螺旋压力机由于老化，打击力富余量很小，不能保证精密成形时上下模的完全闭合，因此导致了叶身厚度超差；另一方面由于转子叶片精密成形时进、排边缘很薄，不足1mm，且处于大变形区（如图6所示），易超出合金的塑性极限，导致在锻件终锻时进、排气边缘产生撕裂。
工艺及模具设计
为了降低终锻投影面积，将所需设备打击力降下来，并解决叶片进、排气边缘产生的撕裂，必须将叶身的截面积缩小，同时还要保证定位凸台处有足够的金属。设计了图7所示的新挤压件，将开式挤压成形改为半闭式挤压成形，挤压时金属先通过模具的狭窄区域Ⅰ，继续流动到模具的叶尖狭窄区域Ⅱ时遇到障碍，部分金属改变流动方向，向定位凸台处填充，使该处聚集足够的金属，适应了锻件叶身的截面积变化，新、旧挤压件外形如图8所示，这样既满足了叶尖凸台充满的需要，又减小了终锻时的投影面积，模拟结果如图9、图10所示。同时不完全采用闭式挤压成形，允许多余金属以毛边的形式挤出，能够起到保护模具的作用。
采用DEFFORM-3D软件模拟新挤压件精密成形的过程，模拟终锻件的投影面积为原始的63%，所用能量为3.19MN，预计能够满足设备以及工艺要求。
