CN103537876A - 钛合金双曲度回转筒体加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属成型加工领域，特别是涉及一种钛合金双曲度回转筒体加工方法，包括以下步骤：(1)下料；(2)滚圆并焊接成锥筒；(3)冷胀形，控制变形量小于2.5%；(4)再结晶退火；(5)热胀形，720℃条件下进行热胀形，控制变形量小于2.5%；(6)内应力松弛矫形，消除残余应力。保证最大变形率接近小于6%，确保钛合金双曲度回转筒体的强度，在胀形后连同胀胎在去应力温度时间条件下，消除残余应力，保证钛合金双曲度回转筒体的尺寸精度及产品的一致性。

Description

钛合金双曲度回转筒体加工方法
技术领域
本发明属于金属成型加工领域，特别是涉及一种钛合金双曲度回转筒体加工方法。
背景技术
钛合金双曲度回转筒体是一种两端敞开的中间鼓出的薄壁鼓形筒体1（如图1所示），筒体1的半径是回转轴坐标的3次函数，r=A×｛1-（1-X/B）3｝,其中，X为回转轴坐标，A为筒体1的大端半径、B为常数。该鼓形筒体由于壁薄体积大，无法用车削加工成型，只能采用薄板焊接成锥筒后胀形成鼓形锥筒的方法。但是在胀形的过程中容易出现裂缝，特别是焊缝位置。另外，还需要考虑胀形部位的变形率，按照强度要求，其变形率不得超过5-10%，即胀形后最薄处的厚度应为胀形前厚度的90-95%。该筒体最大变形是将直径440mm胀大到直径460mm。从理论计算看，最大变形率接近5%，但是在实际施工过程中，由于胀瓣式胀形工具的着力点的数量有限，筒体受力不均匀，局部受力大的地方，变形率超过10%，甚至会开裂（局部拉伸应力超过流动极限）。因此，如何控制变形量，选择合理的成型温度、加压时间和压力等工艺参数的综合协调是成品合格的关键。
为了解决上述问题，本发明人经过不断研究、设计,并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种钛合金双曲度回转筒体加工方法，所要解决的技术问题是使其在胀形过程中变形率均匀。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种钛合金双曲度回转筒体加工方法，其中包括以下步骤：
(1)下料，按圆锥筒展开成扇形；
(2)滚圆并焊接成锥筒；
(3)冷胀形，在常温条件下，用胀瓣式冷胀胎进行冷胀形，控制变形量小于2.5%,即最大变形处的直径由440mm胀大到450mm；
(4)再结晶退火，550℃，保温半小时，随炉冷却；
(5)热胀形，在720℃条件下，用胀瓣式热胀胎进行热胀形，控制变形量小于2.5%,即最大变形处的直径由450mm胀大到460mm；
(6)内应力松弛矫形，连同胀胎在去应力温度时间条件下，消除残余应力。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其中所述胀瓣式冷胀胎和胀瓣式热胀胎是同一个胀胎，所述胀胎包括胀瓣和胀芯，所述胀瓣是用外形与所述钛合金双曲度回转筒体的内腔等同的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴，通过控制锥轴的下压量来控制变形量。
前述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其中所述胀瓣式冷胀胎和胀瓣式热胀胎均包括胀瓣和胀芯，所述胀瓣式冷胀胎的胀瓣是用两端直径与所述钛合金双曲度回转筒体的两端内径相等的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的半径是中心轴坐标的3次函数，r=A×｛1-（1-X/C）3｝，其中C的数值应使步骤（2）锥筒的直径为440mm位置增大到450mm，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴；所述胀瓣式热胀胎的胀瓣是用外形与所述钛合金双曲度回转筒体的内腔等同的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴，通过控制锥轴的下压量来控制变形量。
前述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其中在进行步骤（5）热胀形时，胀瓣式热胀胎中胀瓣的位置，相对于冷胀形时，胀瓣式冷胀胎中胀瓣的位置应旋转一角度，避免两次胀形时胀瓣间的缝隙重合。
本发明钛合金双曲度回转筒体加工方法通过多次胀形可保证最大变形率接近小于6%，确保钛合金双曲度回转筒体的强度，在胀形后连同胀胎在去应力温度时间条件下，消除残余应力，保证钛合金双曲度回转筒体的尺寸精度及产品的一致性。最佳成型温度的确定，不仅使材料具有足够的塑性，而且可以使成型后的材料回弹最小，并使材料保持原始材料的机械性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明钛合金双曲度回转筒体的结构示意图。
图2是本发明钛合金双曲度回转筒体加工方法流程示意图。
图3是本发明钛合金双曲度回转筒体加工方法中胀形过程示意图。
具体实施方式
请参阅图2、图3所示，本发明较佳实施例的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其中包括以下步骤：
(1)下料，按圆锥筒展开成扇形；扇形的弧长取负工差。
(2)滚圆并焊接成锥筒；
(3)冷胀形，在常温条件下，用胀瓣式冷胀胎进行冷胀形，控制变形量小于2.5%,即最大变形处的直径由440mm胀大到450mm；
(4)再结晶退火，550℃，保温半小时，随炉冷却；
(5)热胀形，在720℃条件下，用胀瓣式热胀胎进行热胀形，控制变形量小于2.5%,即最大变形处的直径由450mm胀大到460mm；
(6)内应力松弛矫形，连同胀胎在去应力温度时间条件下，消除残余应力，温度为750-800℃，保温一小时，随炉冷却。
其中所述胀瓣式冷胀胎和胀瓣式热胀胎是同一个胀胎，所述胀胎包括胀瓣3和胀芯4，所述胀瓣3是用外形与所述钛合金双曲度回转筒体的内腔等同的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，相邻胀瓣之间具有20π/n的切缝，其中n为胀瓣数，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯4的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴，通过控制锥轴的下压量来控制变形量。在图示具体实施方式中，所述锥孔的大端位于厚壁筒的小径端，锥孔的小端则位于厚壁筒的大径端。
具体是，将焊好的锥形筒体1内置胀瓣3立置于平台2上，锥形筒体1和胀瓣3的小端在下，大端在上。在平台2上胀瓣3内放置限位块5。再将胀芯4插入胀瓣3的中心锥孔中。由于胀瓣3受锥形筒体1的限制而处于内缩状态。在压力机上以1mm/秒的速度缓慢加压，直到胀芯4顶抵置限位块5。利用不同厚度的限位块5即可控制胀出变形量。
另一种实施方法是分别采用两种不同尺寸的胀胎分别进行冷胀形和热胀形，所述冷胀形胀胎和热胀形胀胎均包括胀瓣和胀芯，所述胀瓣式冷胀胎的胀瓣是用两端直径与所述钛合金双曲度回转筒体的两端内径相等的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的半径是中心轴坐标的3次函数，r=A×｛1-（1-X/C）3｝，其中C的数值应使步骤（2）锥筒的直径为440mm位置增大到450mm，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴；所述胀瓣式热胀胎的胀瓣是用外形与所述钛合金双曲度回转筒体的内腔等同的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴，通过控制锥轴的下压量来控制变形量。
前述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其中在进行步骤（5）热胀形时，胀瓣式热胀胎中胀瓣的位置，相对于冷胀形时，胀瓣式冷胀胎中胀瓣的位置应旋转一角度，避免两次胀形时胀瓣间的缝隙重合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种钛合金双曲度回转筒体加工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)下料，按圆锥筒展开成扇形；
(2)滚圆并焊接成锥筒；
(3)冷胀形，在常温条件下，用胀瓣式冷胀胎进行冷胀形，控制变形量小于2.5%,即最大变形处的直径由440mm胀大到450mm；
(4)再结晶退火，550℃，保温半小时，随炉冷却；
(5)热胀形，在720℃条件下，用胀瓣式热胀胎进行热胀形，控制变形量小于2.5%,即最大变形处的直径由450mm胀大到460mm；
(6)内应力松弛矫形，连同胀胎在去应力温度时间条件下，消除残余应力。
2.根据权利要求1所述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其特征在于，所述胀瓣式冷胀胎和胀瓣式热胀胎是同一个胀胎，所述胀胎包括胀瓣和胀芯，所述胀瓣是用外形与所述钛合金双曲度回转筒体的内腔等同的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴，通过控制锥轴的下压量来控制变形量。
3.根据权利要求1所述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其特征在于，所述胀瓣式冷胀胎和胀瓣式热胀胎均包括胀瓣和胀芯，所述胀瓣式冷胀胎的胀瓣是用两端直径与所述钛合金双曲度回转筒体的两端内径相等的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的半径是中心轴坐标的3次函数，r=A×｛1-（1-X/C）3｝，其中C的数值应使步骤（2）锥筒的直径为440mm位置增大到450mm，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴；所述胀瓣式热胀胎的胀瓣是用外形与所述钛合金双曲度回转筒体的内腔等同的厚壁筒沿轴向分割成多个而构成，所述厚壁筒的中心为锥孔，所述胀芯的外径为与所述后壁筒的中心锥孔一致的锥轴，通过控制锥轴的下压量来控制变形量。
4.根据权利要求1所述的钛合金双曲度回转筒体加工方法，其特征在于，在进行步骤（5）热胀形时，胀瓣式热胀胎中胀瓣的位置，相对于冷胀形时，胀瓣式冷胀胎中胀瓣的位置旋转一角度。
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