一種鈦合金筒形旋壓件的校形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種校形方法，具體設(shè)及一種鐵合金筒形旋壓件的校形方法，屬于金 屬加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬旋壓是通過旋轉(zhuǎn)毛巧施加外力使其產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形，最終獲得薄壁 空屯、回轉(zhuǎn)體鐵合金筒形件的少無切屑加工的先進(jìn)工藝。該工藝是一種綜合了鍛造、擠壓、拉 伸、彎曲、環(huán)壓和滾壓等工藝特點，大大降低了加工的變形力，節(jié)省原材料，降低成本，因此 金屬旋壓工藝在現(xiàn)代工業(yè)中，特別是在航空、航天W及各種軍事工業(yè)中，具有廣闊的使用前 景。鐵合金W其低密度、高強(qiáng)度W及良好的耐熱耐蝕性能，其薄壁筒形件在航空航天領(lǐng)域有 著重要應(yīng)用，強(qiáng)力旋壓在成形該類零件方面具有特殊優(yōu)勢。
[0003] 但是，由于鐵合金室溫塑性差，大多需采用熱旋壓方式成形。在鐵合金筒形旋壓件 的熱旋壓成形過程中，忍模與鐵合金筒形旋壓件都會受熱膨脹，且容易出現(xiàn)由于各區(qū)溫度 不均導(dǎo)致的變形不均現(xiàn)象。因此，熱旋成形出的鐵合金筒形旋壓件的內(nèi)徑尺寸難W控制，且 容易出現(xiàn)內(nèi)徑尺寸超差、楠圓度偏大等缺陷，難W滿足高精度筒形件的制造要求，限制了鐵 合金旋壓件的應(yīng)用。而現(xiàn)有技術(shù)中還沒有出現(xiàn)能夠?qū)﹁F合金筒形旋壓件內(nèi)徑尺寸調(diào)控的校 形方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決熱旋成形出的鐵合金筒形旋壓件的內(nèi)徑尺寸難W控制，且容易出現(xiàn) 內(nèi)徑尺寸超差、楠圓度偏大等缺陷，難W滿足高精度筒形件的制造要求，限制了鐵合金旋壓 件應(yīng)用，且現(xiàn)有技術(shù)中還沒有出現(xiàn)能夠?qū)﹁F合金筒形旋壓件內(nèi)徑尺寸調(diào)控的校形方法，進(jìn) 而提出一種鐵合金筒形旋壓件的校形方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：所述方法時按下述步驟實現(xiàn)的：
[0006] 步驟一：選擇校形最大直徑的忍模；
[0007] 鐵合金筒形旋壓件的熱膨脹系數(shù)要低于鋼忍模的熱膨脹系數(shù)，在受熱時忍模膨脹 的程度大于鐵合金筒形旋壓件的膨脹程度，忍模受熱膨脹后的內(nèi)徑尺寸應(yīng)大于等于鐵合 金筒形旋壓件受熱膨脹后的內(nèi)徑尺寸，才具有對鐵合金筒形旋壓件脹形的效果，所W應(yīng)滿 足：
[000引 ％ +A% >Og+AOg其中Δ%為忍模受熱后直徑增加量，Δ?為鐵合金筒形旋 壓件受熱后直徑增加量，0^^為忍模外徑，0^為鐵合金筒形旋壓件的內(nèi)徑；
[0009] 根據(jù)熱膨脹量計算公式，ΔD模=D模α鐵燈高-Τ室），ΔD遠(yuǎn)=D遠(yuǎn)α鐵燈高-Τ室），Τ高 為校形溫度，1*為室溫，為鋼的熱膨脹系數(shù)，為鐵的熱膨脹系數(shù)，帶入上公式得1? +D模曰鋼燈高-T室）> 0遠(yuǎn)+D遠(yuǎn)曰鐵燈高-T室），即D模需滿足：
[0010] 公式（1)
[0011] 在滿足公式（1)的鐵合金筒形旋壓件被忍模高溫脹形后，在Τ胃溫度下鐵合金筒形 旋壓件的內(nèi)徑與忍模的外徑相同，然后鐵合金筒形旋壓件與忍模一起冷卻至室溫，而在冷 卻至室溫后，忍模收縮的程度同樣大于鐵合金筒形旋壓件的收縮程度，鐵合金筒形旋壓件 從忍模上脫離，而鐵合金筒形件收縮后的最終尺寸也就是校形獲得的尺寸，由于鐵合金筒 形旋壓件冷卻時收縮量只與收縮前的內(nèi)徑尺寸、收縮前的溫度、收縮后的室溫溫度有關(guān)，因 此對于同一個忍模校形，滿足公式（1)的鐵合金筒形旋壓件經(jīng)過該忍模校形后的內(nèi)徑尺寸 均相同，因此要實現(xiàn)對鐵合金筒形旋壓件的校形，鐵合金筒形旋壓件要大于等于忍模的直 徑，忍模套到忍模的外徑上，所W，忍模的外徑1?還要滿足：Og，
[0012] 綜上之，巧料直徑應(yīng)滿足：
[001引 公式似
[0014] 為了將鐵合金筒形旋壓件的內(nèi)徑1?校形至D。，D。為鐵合金筒形旋壓件標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi) 徑，同時D。也是校形后要達(dá)到的內(nèi)徑，需將Dg膨脹至與忍模熱膨脹后的外徑相等，冷卻后 收縮ADg至D。，因此
[001引D0=值模+ΔD模）-AD巧=D模+D模曰鋼（T高-T室）-扣模+D模曰鋼（T高-T室）]曰鐵（T 高-?)，得到：公式做
[0016] 0^^1為最大忍模外徑，將公式（3)帶入公式（2)，得到適用于該忍模的鐵合金筒形 旋壓件的外徑范圍：
[0017]
[0019] 當(dāng)校形后巧料直徑在二者之間即，
[0020] 時，內(nèi)徑位于二者之間運部分鐵合金筒形旋壓件無法用1?進(jìn)行校形，β為鐵合金 筒形旋壓件的下公差，α為鐵合金筒形旋壓件的上公差，因此還應(yīng)滿足
[0021] 公式巧）
[0022] 所W鐵合金筒形旋壓件校形時的溫差Τ胃-?需滿足公式巧），能利用公式做計 算的忍模校形尺寸略小于D。-β的所有鐵合金筒形旋壓件，實際上1*為室溫，因此需控制 的是鐵合金筒形旋壓件加熱的最高溫度τ胃；
[0023] 步驟二：選擇校形次級忍模直徑；
[0024] 對于直徑小于
的鐵合金筒形旋壓件，需 進(jìn)行選擇次級忍模進(jìn)行校形至
[00巧]范圍內(nèi)，之后再進(jìn)行二次校形W獲得所需尺寸，
[0026]此時 4
[0027] 則根據(jù)步驟1中的方法同樣計算得到，鐵合金筒形旋壓件次級內(nèi)徑范圍為：
[0028]
[0029] 的鐵合金筒形旋壓件利用外徑
[0030]
的次級忍模對其進(jìn)行校形，并得到內(nèi) 徑為化的鐵合金筒形旋壓件；D^^2為次級忍模外徑，
[0031] 步驟Ξ:根據(jù)鐵合金筒形旋壓件的外徑尺寸，選取相對應(yīng)的忍模逐級從小到大進(jìn) 行校形，鐵合金筒形旋壓件與忍模組裝后加熱至T胃溫度，并冷卻至1*室溫，對于內(nèi)徑偏差 較大的鐵合金筒形旋壓件需利用不同外徑的忍模多次進(jìn)行校形進(jìn)而確定鐵合金筒形旋壓 件符合制造要求。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：
[0033] 1、本發(fā)明采用低成本、膨脹系數(shù)大的碳鋼做校形忍模，利用校形模具和鐵合金的 熱膨脹系數(shù)差異，將鐵合金筒形旋壓件置于碳鋼忍模外側(cè)，并一起加熱至特定溫度，實現(xiàn)鐵 合金筒形旋壓件的特定量脹形；根據(jù)圓筒形零件的尺寸精度要求、旋壓筒形件的尺寸和道 次脹形量范圍，確定初始忍模、中間各道次忍模及最終忍模尺寸；根據(jù)旋壓筒形件的實際 尺寸逐道次調(diào)整忍模尺寸進(jìn)行逐道次脹形，然后利用最終忍模將旋壓筒形件脹形至最終尺 寸，從而實現(xiàn)了筒形件內(nèi)徑尺寸的精確控制。該工藝可實現(xiàn)旋壓筒形件在較大直徑范圍內(nèi) 波動時的精確校形，具有很好的工藝適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明為忍模0^^1為最大忍模外徑的忍模的主視圖，0^^1最大忍模外徑為 W，圖2是本發(fā)明為忍模次級忍模外徑的忍模的主視圖，D次級忍模外徑為L。
【具體實施方式】
[0035] 所述忍模的熱膨脹系數(shù)大于鐵合金的熱膨脹系數(shù)，適用于對鐵合金筒形旋壓件進(jìn) 行熱校形，由于鋼材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)大于鐵合金的熱膨脹系統(tǒng)，因此在受熱時，忍模膨脹的 程度大于鐵合金筒形旋壓件的膨脹程度，忍模會對鐵合金筒形旋壓件產(chǎn)生脹形作用，進(jìn)而 實現(xiàn)校形。
【具體實施方式】 [0036] 一：結(jié)合圖1-圖2說明本實施方式，本實施方式的一種鐵合金筒形 旋壓件的校形方法，采用一所述裝置實現(xiàn)的，具體實現(xiàn)步驟如下：
[0037] 步驟一：選擇校形最大直徑的忍模；
[0038] 鐵合金筒形旋壓件的熱膨脹系數(shù)要低于鋼忍模的熱膨脹系數(shù)，在受熱時忍模膨脹 的程度大于鐵合金筒形旋壓件的膨脹程度，忍模受熱膨脹后的內(nèi)徑尺寸應(yīng)大于等于鐵合 金筒形旋壓件受熱膨脹后的內(nèi)徑尺寸，才具有對鐵合金筒形旋壓件脹形的效果，所W應(yīng)滿 足：
[00測 ％ +A% >Og+AOg其中Δ%為忍模受熱后直徑增加量，Δ?為鐵合金筒形旋 壓件受熱后直徑增加量，0^^為忍模外徑，0^為鐵合金筒形旋壓件的內(nèi)徑；
[0040] 根據(jù)熱膨脹重計算公式，ΔD模=D模α鐵燈高-Τ室），ΔD遠(yuǎn)=D遠(yuǎn)α鐵燈高-Τ室），Τ高 為校形溫度，1*為室溫，為鋼的熱膨脹系數(shù)，為鐵的熱膨脹系數(shù)，帶入上公式得1? +D模曰鋼燈高-T室）> 0巧+D遠(yuǎn)曰鐵（T