專利名稱：鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)件的脹形方法，特別是涉及了鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法。
背景技術(shù)：
鈦合金矩形環(huán)軋件(指縱截面是矩形截面的環(huán)軋件)或異形環(huán)軋件(指縱截面是非矩形截面的環(huán)軋件)采用環(huán)軋機軋制后，由于受軋制工藝及設(shè)備局限性的影響，其尺寸精度一般不高；只有在環(huán)軋件形狀較理想和設(shè)備性能較優(yōu)異的情況下，其尺寸精度才能達到相應(yīng)尺寸的3%。 5%。(千分之三至千分之五)，而且軋制后的環(huán)軋件由于應(yīng)力較大，在后續(xù)加工工序中如果控制不好易產(chǎn)生翹曲、變形甚至開裂等缺陷。
2009年2月18日公開的中國發(fā)明專利說明書CN 101367104A公開了一種汽輪發(fā)電機護環(huán)外補液液壓脹形強化工藝，該工藝方法通過外設(shè)高壓泵并使其產(chǎn)生的高壓液體通過高壓缸內(nèi)的通道，然后經(jīng)由模具部分中的減力柱內(nèi)的通道注入固定的上錐模與移動的下錐模及護環(huán)形成的封閉空間，使護環(huán)在液體壓力的作用下發(fā)生塑性變形來脹形護環(huán)，以達到強化護環(huán)、提高護環(huán)成形精度的目的，從該專利說明書附圖可以看出所述護環(huán)即矩形環(huán)件。該方法由于是靠液體與環(huán)件的內(nèi)圓周面的柔性接觸來冷脹形矩形環(huán)件，因此，只能適合一些變形抗力小材料，其主要作用是強化環(huán)件，對于變形抗力較大的材料例如鈦合金及把矩形環(huán)件脹形成異形環(huán)件則不適用；并且該方法對于如何通過脹形來提高環(huán)件的尺寸精度也未詳細(xì)披露，只是籠統(tǒng)地得出可以達到提高護環(huán)成形精度的目的，即該方法不能解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的環(huán)軋件尺寸精度低的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種采用脹形塊來實現(xiàn)鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，該方法通過一次大變形和連續(xù)三次小變形對所述鈦合金矩形環(huán)軋件進行脹形，獲得了尺寸精度高的脹形異形環(huán)件。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其技術(shù)方案包括以下步驟
把加熱到920°C 950°C的鈦合金矩形環(huán)軋件套裝進脹形機，使其內(nèi)環(huán)面套在經(jīng)預(yù)熱到260°C 320°C的脹形塊的外圓周面外圍，所述脹形塊的外圓周面具有與最終脹形成形的異形環(huán)件的內(nèi)圓周面相配合一致的形狀，此時，徑向滑塊處于合攏狀態(tài)；
啟動脹形機對芯軸滑塊施加軸向拉力F使其沿軸向向下移動并沿所述徑向滑塊的內(nèi)孔錐面擠壓徑向滑塊使各徑向滑塊沿徑向同步移動擴散，裝在徑向滑塊外圓周面上的脹形塊從矩形環(huán)軋件的內(nèi)圓周表面沿徑向擠壓該矩形環(huán)軋件，矩形環(huán)軋件發(fā)生內(nèi)、外徑尺寸擴大及壁厚減薄塑性變形為異形環(huán)坯，完成第一次脹形；在本次脹形過程中，所述矩形環(huán)軋件的脹形溫度為920°C 950°C，脹形時間為2 40s，保壓時間為20s 23s，脹形變形量為10% 12% ；
脹形機驅(qū)動芯軸滑塊在徑向滑塊內(nèi)沿軸向向上移動，并驅(qū)動徑向滑塊沿徑向同步移動合攏使脹形塊脫離脹形后的異形環(huán)坯，啟動脹形機的工作臺上的導(dǎo)輥使其驅(qū)動所述異形環(huán)坯沿中心軸線旋轉(zhuǎn)45°，完成異形環(huán)坯的第一次旋轉(zhuǎn)；
按上述第一次脹形的操作對經(jīng)過第一次脹形后的異形環(huán)坯進行第二次脹形，在本次脹形過程中，所述異形環(huán)坯的脹形溫度為900°C 920°C，脹形時間為1 25s，保壓時間為IOs 13s，脹形變形量為0. 9% 1. 5% ；
按上述第一次旋轉(zhuǎn)的操作對經(jīng)過第二次脹形后的異形環(huán)坯進行第二次旋轉(zhuǎn)，本次旋轉(zhuǎn)，所述異形環(huán)坯與第一次旋轉(zhuǎn)方向同向再旋轉(zhuǎn)45° ；
按上述第一次脹形的操作對經(jīng)過第二次脹形后的異形環(huán)坯進行第三次脹形，在本次脹形過程中，所述異形環(huán)坯的脹形溫度為870°C 900°C，脹形時間為1 25s，保壓時間為IOs 13s，脹形變形量為0. 9% 1. 5% ；
按上述第一次旋轉(zhuǎn)的操作對經(jīng)過第二次脹形后的異形環(huán)坯進行第三次旋轉(zhuǎn)，本次旋轉(zhuǎn)，所述異形環(huán)坯與第一次旋轉(zhuǎn)方向同向再旋轉(zhuǎn)45° ；
按上述第一次脹形的操作對經(jīng)過第三次脹形后的異形環(huán)坯進行第四次脹形，在本次脹形過程中，所述異形環(huán)坯的脹形溫度為850°C 870°C，脹形時間為20s 30s，保壓時間為1 18s，脹形變形量為0. 5% ；
脹形結(jié)束后，向上移動芯軸滑塊，合攏徑向滑塊，取出經(jīng)脹形后的異形環(huán)件。
上述鈦合金優(yōu)選材料牌號為TC4的鈦合金。
所述脹形機對芯軸滑塊施加的軸向拉力F按下式計算確定
F=IXo 0 2XS
式中
ξ—脹形機脹形系數(shù)，本發(fā)明取1. 26 1. 52 ；
σ α 2——脹形溫度下鈦合金材料的屈服強度(MPa)，TC4合金取270MPa 450MPa ；
S——矩形環(huán)軋件或異形環(huán)坯的縱截面面積(mm2)。
所述異形環(huán)件在熱態(tài)下的脹形尺寸按以下公式計算確定
D = 0(1+β t)+d
式中
D——異形環(huán)件處于熱態(tài)下的內(nèi)徑尺寸(mm)；
D0——異形環(huán)件處于冷態(tài)下的最終產(chǎn)品內(nèi)徑尺寸(mm)；
β t——合金材料在脹形溫度下的溫度補償系數(shù)(％ )，TC4合金取0. 4% ；
d——脹形成異形環(huán)件后內(nèi)徑尺寸的回彈量(mm)，TC4合金取Imm 5mm。
采用本發(fā)明所述方法脹形成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ400πιπι Φ4500mm,壁厚為 IOmm 200mm，高度為 40mm 750mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明通過脹形機上的脹形塊與鈦合金矩形環(huán)軋件進行剛性接觸來直接脹形成形為異形環(huán)件，可以對變形抗力較大的難變形鈦合金材料進行脹形，并且可以獲得所需要的脹形尺寸和有利于提高尺寸精度。
本發(fā)明通過把矩形環(huán)軋件加熱到鈦，采用10% 12%的大變形量一次把矩形環(huán)軋件脹形變形為異形環(huán)坯，再通過三次小變形量把異形環(huán)坯脹形成形為異形環(huán)件，并且通過選擇合適的脹形溫度、脹形時間和保壓時間等工藝參數(shù)，不會對環(huán)軋件的組織產(chǎn)生顯著影響，不會出現(xiàn)脹裂現(xiàn)象，還可以使每次脹形后環(huán)軋件或異形環(huán)坯的回彈量較??；并且在脹形過程中通過把所述異形環(huán)坯三次同向旋轉(zhuǎn)45°，可以消除脹形塊沿徑向擴散脹形時相鄰脹形塊之間的間隙對異形環(huán)坯內(nèi)圓周面形成的痕跡，從而有利于脹形過程的順利進行和獲得尺寸精度較高的脹形異形環(huán)件；在整個脹形過程中，由于脹形塊可以實時測量異形環(huán)坯內(nèi)徑尺寸的變化情況及每次脹形后內(nèi)徑尺寸的回彈量，并把測量數(shù)據(jù)及時傳送到脹形機的顯示器上，從而在脹形時可以精確控制異形環(huán)軋件的脹形尺寸。綜上所述，采用本發(fā)明所述方法脹形的異形環(huán)軋件可以得到尺寸精度較高的最終產(chǎn)品尺寸。
在脹形過程中，由于脹形機對芯軸滑塊施加的軸向拉力F是由脹形機的脹形系數(shù) (I )、脹形溫度下材料的屈服強度(ο α2)及矩形環(huán)軋件或異形環(huán)坯的縱截面面積(S)來確定，因此，可以針對不同的脹形機和不同材料、尺寸的環(huán)軋件或異形環(huán)坯來確定軸向拉力F 的大小，使環(huán)軋件在脹形過程中受力比較均勻和合理，能夠保證脹形過程的順利進行，避免用力過大造成脹裂或用力過小造成脹不動的現(xiàn)象發(fā)生。
所述脹形后的異形環(huán)件的熱態(tài)脹形內(nèi)徑尺寸(D)由異形環(huán)件經(jīng)脹形后處于冷態(tài)下的最終產(chǎn)品內(nèi)徑尺寸(Dtl)、合金材料在脹形溫度下的溫度補償系數(shù)(i3t)及脹形成異形環(huán)件后內(nèi)徑尺寸的回彈量(d)來計算確定，從而在脹形時可以精確控制異形環(huán)件的熱態(tài)尺寸，并在脹形后的異形環(huán)件冷卻后獲得尺寸精度高的冷態(tài)尺寸即異形環(huán)件經(jīng)脹形后的最終產(chǎn)品尺寸。
以牌號為TC4的鈦合金脹形異形環(huán)件為例，經(jīng)檢測脹形后的該合金異形環(huán)件的冷態(tài)尺寸即最終產(chǎn)品尺寸，達到了相應(yīng)尺寸的1%。 2%。;經(jīng)檢測該合金異形環(huán)件的內(nèi)部組織， 未發(fā)生顯著變化，而且無變形、翹曲等缺陷。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
圖1是矩形環(huán)軋件沿其中心線的縱剖面圖。
圖2是脹形機的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖3是矩形環(huán)軋件的裝機示意圖。
圖4是矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的過程示意圖。
圖5是脹形塊脫離脹形后的異形環(huán)件的示意圖。
圖6是脹形后的異形環(huán)件沿其中心線的縱剖面圖。
具體實施方式
實施本發(fā)明所述的鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法需要提供脹形機、鍛造加熱爐、機械手等設(shè)備。下面以我國材料牌號為TC4的鈦合金為例來詳細(xì)說明該方法的
具體實施例方式
該合金的主要化學(xué)元素含量(重量百分比)為含Al量5. 50 6. 80%、含V量 3. 50 4. 50%、含 Fe 量;^ 0. 30%、含 C 量;^ 0. 10%、含 N 量;^ 0. 05%、含 H 量;^ 0. 015%, 含0量< 0. 20%、其他元素合計< 0. 30、余量為Ti。
用于實施本發(fā)明所述熱脹形方法的脹形機的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示，該脹形機主要由芯軸滑塊1、徑向滑塊2、脹形塊3、工作臺4及導(dǎo)軌5組成。芯軸滑塊1呈圓錐形并套裝在徑向滑塊2內(nèi)與徑向滑塊2的錐形內(nèi)圓周面配合，芯軸滑塊1可由脹形機的液壓缸帶動在徑向滑塊2內(nèi)沿軸向上下移動并擠壓徑向滑塊2 ；徑向滑塊2安裝在脹形機的導(dǎo)軌5上并可沿導(dǎo)軌5徑向來回移動，徑向滑塊2從圖2俯視方向看是12塊分開的扇形塊形狀，各扇形塊的外圓周面上分別固定安裝有脹形塊3，各扇形塊合攏時與脹形塊3 —起可以形成一個圓環(huán)形狀；當(dāng)芯軸滑塊1在徑向滑塊2內(nèi)沿軸向向下移動時可使各徑向滑塊2沿徑向同步移動擴散使脹形塊3達到脹形環(huán)件的目的，當(dāng)芯軸滑塊1在徑向滑塊2內(nèi)沿軸向向上移動時脹形機可驅(qū)動各徑向滑塊2沿徑向同步移動合攏使脹形塊3脫離脹形后的環(huán)件，脹形塊3 在脹形過程中具有實時測量環(huán)件內(nèi)徑尺寸并把測量數(shù)據(jù)傳送到脹形機的顯示器上的功能; 此外，在該脹形機的工作臺4上還有可驅(qū)動環(huán)件在該工作臺上沿中心軸線旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輥(圖中未示出)。
該合金從矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的工藝步驟如下
步驟1 裝機。
如圖3所示，先把脹形機上的脹形塊3預(yù)熱到260°C 320°C，再把如圖1所示的 TC4合金矩形環(huán)軋件10加熱到920°C 950°C后套裝進脹形機，使其內(nèi)環(huán)面套在脹形塊3的外圓周面外圍，脹形塊3的外圓周面具有與如圖6所示最終脹形成形的異形環(huán)件20的內(nèi)圓周面相配合一致的形狀，其底面平放在工作臺4的上面，此時，徑向滑塊2處于合攏狀態(tài)。裝機時工件的裝運主要通過機械手操作完成。
步驟2:第一次脹形。
如圖4所示，啟動脹形機使其芯軸滑塊1沿其軸向向下移動，芯軸滑塊1在徑向滑塊2內(nèi)沿其錐形面擠壓徑向滑塊2使各徑向滑塊2沿徑向同步移動擴散，徑向滑塊2上的脹形塊3的外圓周面沿矩形環(huán)軋件10的內(nèi)圓周表面擠壓矩形環(huán)軋件10，使矩形環(huán)軋件10 從內(nèi)圓周表面到外圓周表面受到來自脹形塊3的徑向擠壓力，導(dǎo)致矩形環(huán)軋件10的內(nèi)圓周面沿徑向擴大，矩形環(huán)軋件10發(fā)生內(nèi)、外徑尺寸擴大，壁厚減薄的塑性變形，矩形環(huán)軋件10 被脹形塊3第一次脹形變形為異形環(huán)坯15。脹形時脹形機的液壓缸對芯軸滑塊1施加軸向拉力F，矩形環(huán)軋件10的脹形溫度為920°C 950°C，脹形時間為2 40s，保壓時間為 20s 23s，矩形環(huán)軋件10的脹形變形量為10% 12%。
所述脹形時間是指矩形環(huán)軋件10從一開始被脹形到脹形結(jié)束后的時間；所述保壓時間是指矩形環(huán)軋件10被脹形達變形量后不再發(fā)生變形并一直保持到脹形結(jié)束的時間。
步驟3:第一次旋轉(zhuǎn)。
如圖5所示，使脹形機驅(qū)動芯軸滑塊1在徑向滑塊2內(nèi)沿軸向向上移動，并驅(qū)動徑向滑塊2沿徑向同步移動合攏使脹形塊3脫離脹形后的異形環(huán)坯15，啟動脹形機的工作臺 4上的導(dǎo)輥使其驅(qū)動異形環(huán)坯15在該工作臺上沿中心軸線順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)45°，從而完成異形環(huán)坯15的第一次旋轉(zhuǎn)。
步驟4:第二次脹形。
重復(fù)步驟1的脹形過程使脹形塊3對異形環(huán)坯15進行第二次脹形，脹形時脹形機的液壓缸對芯軸滑塊1施加軸向拉力F，異形環(huán)坯15的脹形溫度為900°C 920°C，脹形時間為1 25s，保壓時間為IOs 13s，異形環(huán)坯15的脹形變形量為0.9% 1. 5%。
步驟5:第二次旋轉(zhuǎn)。
重復(fù)步驟3，使脹形機的導(dǎo)輥驅(qū)動環(huán)軋件10與第一次旋轉(zhuǎn)方向同向再旋轉(zhuǎn)45°， 從而完成異形環(huán)坯15的第二次旋轉(zhuǎn)。
步驟6:第三次脹形。
重復(fù)步驟1的脹形過程使脹形塊3對異形環(huán)坯15進行第三次脹形，脹形時脹形機的液壓缸對芯軸滑塊1施加軸向拉力F，異形環(huán)坯15的脹形溫度為870°C 900°C，脹形時間為1 25s，保壓時間為IOs 13s，異形環(huán)坯15的脹形變形量為0.9% 1. 5%。
步驟7:第三次旋轉(zhuǎn)。
重復(fù)步驟3，使脹形機的導(dǎo)輥驅(qū)動異形環(huán)坯15與第二次旋轉(zhuǎn)方向同向再旋轉(zhuǎn) 45°，從而完成異形環(huán)坯15的第三次旋轉(zhuǎn)。
步驟6 第四次脹形。
重復(fù)步驟1的脹形過程使脹形塊3對異形環(huán)坯15進行第四次脹形使其最終變形成形為異形環(huán)件20，脹形時脹形機的液壓缸對芯軸滑塊1施加軸向拉力F，異形環(huán)坯15的脹形溫度為850°C 870°C，脹形時間為20s 30s，保壓時間為1 18s，異形環(huán)坯15的脹形變形量為0.5% 1%。
四次脹形結(jié)束后，向上移動芯軸滑塊1，合攏徑向滑塊2并使脹形塊3脫離異形環(huán)件20，用機械手取出異形環(huán)件20從而完成脹形過程。
所述矩形環(huán)軋件10或異形環(huán)坯15在脹形過程中，所述軸向拉力F按下式計算
F=IXo 0 2XS
式中
ξ——脹形機脹形系數(shù)，本發(fā)明取1.洸 1. 52 ；
σ α2——脹形溫度下鈦合金材料的屈服強度(MPa)，本發(fā)明取270MPa 450MPa ；
S——矩形環(huán)軋件10或異形環(huán)坯15的縱截面面積(mm2)；
所述矩形環(huán)軋件10的脹形變形量的計算方法為脹形變形量={[脹形后矩形環(huán)軋件10 (或異形環(huán)坯15)的中徑尺寸-脹形前矩形環(huán)軋件10 (或異形環(huán)坯15)的中徑尺寸)]/脹形前環(huán)軋件10 (或異形環(huán)坯15)的中徑尺寸} X 100 %。
所述矩形環(huán)軋件10 (或異形環(huán)坯15)的中徑尺寸=(矩形環(huán)軋件10 (或異形環(huán)坯 15)的內(nèi)徑尺寸+矩形環(huán)軋件10 (或異形環(huán)坯15)的外徑尺寸)+2
為保證矩形環(huán)軋件10經(jīng)脹形成形異形環(huán)件20后能夠得到產(chǎn)品要求的最終尺寸， 異形環(huán)件20在熱態(tài)下的脹形尺寸按以下公式計算
D = 0(1+β t)+d
式中
D——異形環(huán)件20處于熱態(tài)下的內(nèi)徑尺寸(mm)；
D0——異形環(huán)件20經(jīng)處于冷態(tài)下的最終產(chǎn)品內(nèi)徑尺寸(mm)；
β t——合金材料在脹形溫度下的溫度補償系數(shù)(％ )，對于不同的材料在不同溫度下的溫度補償系數(shù)不同，本發(fā)明取0.4% ；
d——脹形成異形環(huán)件20后內(nèi)徑尺寸的回彈量(mm)，本發(fā)明取Imm 5mm。
上述尺寸在計算時以變形最大的尺寸為準(zhǔn)，對于本發(fā)明而言計算時的尺寸是指矩形環(huán)軋件10或異形環(huán)坯15的大頭端面即底端面的尺寸
采用上述方法脹形的鈦合金異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ400πιπι Φ4500πιπι， 壁厚為IOmm 200mm，高度為40mm 750mm。
本發(fā)明并不限于上述異形環(huán)軋件20，對于不同截面的異形環(huán)軋件只要對應(yīng)把脹形塊3的外圓周面形狀加工成與異形環(huán)軋件的內(nèi)圓周面的形狀相一致的形狀，采用本發(fā)明所述的方法便可脹形出不同截面的異形環(huán)軋件。
權(quán)利要求
1.一種鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其特征在于，包括以下步驟把加熱到920°C 950°C的鈦合金矩形環(huán)軋件套裝進脹形機，使其內(nèi)環(huán)面套在經(jīng)預(yù)熱到^KTC 320°C的脹形塊的外圓周面外圍，所述脹形塊的外圓周面具有與最終脹形成形的異形環(huán)件的內(nèi)圓周面相配合一致的形狀，此時，徑向滑塊處于合攏狀態(tài)；啟動脹形機對芯軸滑塊施加軸向拉力F使其沿軸向向下移動并沿所述徑向滑塊的內(nèi)孔錐面擠壓徑向滑塊使各徑向滑塊沿徑向同步移動擴散，裝在徑向滑塊外圓周面上的脹形塊從矩形環(huán)軋件的內(nèi)圓周表面沿徑向擠壓該矩形環(huán)軋件，矩形環(huán)軋件發(fā)生內(nèi)、外徑尺寸擴大及壁厚減薄塑性變形為異形環(huán)坯，完成第一次脹形；在本次脹形過程中，所述矩形環(huán)軋件的脹形溫度為920°C 950°C，脹形時間為2 40s，保壓時間為20s 23s，脹形變形量為 10% 12% ；脹形機驅(qū)動芯軸滑塊在徑向滑塊內(nèi)沿軸向向上移動，并驅(qū)動徑向滑塊沿徑向同步移動合攏使脹形塊脫離脹形后的異形環(huán)坯，啟動脹形機的工作臺上的導(dǎo)輥使其驅(qū)動所述異形環(huán)坯沿中心軸線旋轉(zhuǎn)45°，完成異形環(huán)坯的第一次旋轉(zhuǎn)；按上述第一次脹形的操作對經(jīng)過第一次脹形后的異形環(huán)坯進行第二次脹形，在本次脹形過程中，所述異形環(huán)坯的脹形溫度為900°C 920°C，脹形時間為1 25s，保壓時間為 IOs 13s，脹形變形量為0. 9% 1. 5% ；按上述第一次旋轉(zhuǎn)的操作對經(jīng)過第二次脹形后的異形環(huán)坯進行第二次旋轉(zhuǎn)，本次旋轉(zhuǎn)，所述異形環(huán)坯與第一次旋轉(zhuǎn)方向同向再旋轉(zhuǎn)45° ；按上述第一次脹形的操作對經(jīng)過第二次脹形后的異形環(huán)坯進行第三次脹形，在本次脹形過程中，所述異形環(huán)坯的脹形溫度為870°C 900°C，脹形時間為1 25s，保壓時間為 IOs 13s，脹形變形量為0. 9% 1. 5% ；按上述第一次旋轉(zhuǎn)的操作對經(jīng)過第二次脹形后的異形環(huán)坯進行第三次旋轉(zhuǎn)，本次旋轉(zhuǎn)，所述異形環(huán)坯與第一次旋轉(zhuǎn)方向同向再旋轉(zhuǎn)45° ；按上述第一次脹形的操作對經(jīng)過第三次脹形后的異形環(huán)坯進行第四次脹形，在本次脹形過程中，所述異形環(huán)坯的脹形溫度為850°C 870°C，脹形時間為20s 30s，保壓時間為 15s 18s，脹形變形量為0. 5% ；脹形結(jié)束后，向上移動芯軸滑塊，合攏徑向滑塊，取出經(jīng)脹形后的異形環(huán)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其特征在于所述鈦合金是TC4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其特征在于 所述脹形機對芯軸滑塊施加的軸向拉力F按下式計算確定F=IXo 0 2XS 式中I —脹形機脹形系數(shù)，本發(fā)明取1. 26 1. 52 ；σ 0.2——脹形溫度下鈦合金材料的屈服強度(MPa)，TC4合金取270MPa 450MPa ； S——矩形環(huán)軋件或異形環(huán)坯的縱截面面積(mm2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其特征在于 所述異形環(huán)件在熱態(tài)下的脹形尺寸按以下公式計算確定D = D0(l+^t) +d 式中D——異形環(huán)件處于熱態(tài)下的內(nèi)徑尺寸(mm)； D0——異形環(huán)件處于冷態(tài)下的最終產(chǎn)品內(nèi)徑尺寸(mm)； β t—合金材料在脹形溫度下的溫度補償系數(shù)(％ )，TC4合金取0. 4% ； d——脹形成異形環(huán)件后內(nèi)徑尺寸的回彈量(mm)，TC4合金取Imm 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其特征在于 所述脹形成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ400πιπι Φ4500πιπι，壁厚為IOmm 200mm， 高度為40mm 750mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法，其步驟為把加熱的鈦合金矩形環(huán)軋件套裝在脹形機內(nèi)經(jīng)預(yù)熱的脹形塊外圍，啟動脹形機使脹形塊從環(huán)軋件的內(nèi)圓周表面沿徑向擠壓環(huán)軋件并變形10％～12％后成為異形環(huán)坯，完成第一次脹形，再使異形環(huán)坯沿中心軸線旋轉(zhuǎn)45°完成第一次旋轉(zhuǎn)；之后，再按上述操作對異形環(huán)坯進行變形量為0.9％～1.5％的第二次脹形及第二次旋轉(zhuǎn)，變形量為0.9％～1.5％的第三次脹形及第三次旋轉(zhuǎn)，以及變形量為0.5％～1％的第四次脹形后得到異形環(huán)件。所述異形環(huán)件的尺寸精度可達相應(yīng)尺寸的1‰～2‰，該異形環(huán)件主要用于航空航天等領(lǐng)域使用的筒形殼體等回轉(zhuǎn)體零部件。
文檔編號B21D31/04GK102489596SQ201110377628
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者劉方衛(wèi), 張健, 張福桂, 彭泉興, 葛金峰, 魏志堅 申請人:貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司