CN104148446B - 一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法，将类似U形弯曲变形或是类似S形弯曲变形的钛合金铸件简称为变形钛合金铸件，利用石墨模具的耐压性和极低的热膨胀性从而制造出上矫模(7)和下矫模(8)，将变形钛合金铸件(4)放入石墨模具中，对上矫模施加压块(6)之后一同放入退火炉中进行退火，退火炉降到一定温度后出炉，完成对变形钛合金铸件的矫正，矫正方法工序简化，提高了变形钛合金铸件的矫正效率，降低了矫正成本。
Description
技术领域
本发明属于有色金属铸件加工技术领域，尤其涉及到一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法。
背景技术
各种航空、航天制造业需要大量的钛合金铸件，由于钛合金铸件在铸造过程中的壁厚均匀性不好控制以及冷却速度不一致，导致成型之后的钛合金铸件存在变形现象，尤其是壁厚较薄、表面积较大的钛合金铸件更容易产生变形。
钛合金铸件产生的变形大致可以分为以下两类：
一类如图1所示，把钛合金铸件朝一个方向的变形简称为类似U形弯曲变形，将所述类似U形弯曲变形钛合金铸件4放置在平整的钢板5上，利用数组紧固螺栓1配合型钢3将其牢牢固定，然后对所述类似U形弯曲变形部位进行加热，采用强力螺栓2配合型钢对其进行强制矫正，之后将上述整套矫正装置一同放进炉子中进行退火处理以消除其应力，防止所述类似U形弯曲变形部位回弹，完成机械强制矫正。
所述机械强制矫正工艺繁琐，强力螺栓2仅能使用一次，而钢板5由于需要跟钛合金铸件一块进行退火，所以钢板5使用2~3次就需要更换，大大增加了矫正成本。此外由于受退火时间及温度的影响，变形钛合金铸件的残余应力去除不够彻底，容易出现回弹现象而使所述机械强制矫正不够彻底。
另一类把钛合金铸件的变形方向不一致简称为类似S形弯曲变形，依据所述机械强制矫正方式并采用多次、多点对其进行矫正，这样的话对同一所述类似S形弯曲变形钛合金铸件需要进行多次加热和多次退火，工艺更加繁琐，矫正成本大大提高，且矫正不彻底。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法，本发明利用石墨模具的耐压性和极低的热膨胀性从而制造出上矫模和下矫模，将变形钛合金铸件放入石墨模具中，对上矫模施加压块之后一同放入退火炉中进行退火，退火炉降到一定温度后出炉，完成对变形钛合金铸件的矫正，矫正方法工序简化，提高了变形钛合金铸件的矫正效率，降低了矫正成本。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法，设定钛合金铸件的设计宽度为L，设定钛合金铸件的设计厚度为H，把钛合金铸件朝一个方向的变形简称为类似U形弯曲变形，把钛合金铸件的变形方向不一致简称为类似S形弯曲变形，矫正方法既适用于所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件又适用于所述类似S形弯曲变形的钛合金铸件，将所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件和所述类似S形弯曲变形的钛合金铸件合并简称为变形钛合金铸件，矫正方法使用到真空退火炉，本发明的特征如下：
①石墨模具包括上矫模及下矫模，上矫模的下端面呈倒凹形，下矫模的上端面呈正凹形，上矫模倒凹形的内宽=下矫模正凹形的内宽=所述L+L1，L1为避让宽度，上矫模倒凹形的有效深度=下矫模正凹形的有效深度＜H/2，上矫模的总厚度=下矫模的总厚度=5H～35H；
所述避让宽度L1控制在0.5～5mm之间。
②将所述变形钛合金铸件放在下矫模的正凹形中，然后将上矫模对中放在下矫模之上使所述变形钛合金铸件处于上矫模倒凹形与下矫模正凹形之中，通过捆扎方式保证上矫模和下矫模的相对位置关系，之后将压块放在上矫模上端面的正中，压块的重量不小于500Kg，将捆扎好的石墨模具和压块一同简称为待矫正件；
③将所述待矫正件放进真空退火炉中，在真空条件下将其炉温升至930～950℃并保温2～3小时，之后待其炉温自然冷却至300℃以下时将所述待矫正件出炉，解除对石墨模具的捆扎并取出钛合金铸件即可，完成对所述变形钛合金铸件的矫正。
由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
1. 本发明的矫正方法既适用于呈类似U形弯曲变形的钛合金铸件，又适用于呈类似S形弯曲变形的钛合金铸件，矫正方法简单方便，矫正效率得到大幅度提高。
2.一套石墨模具能用于多个同类变形钛合金铸件进行矫正，石墨模具能重复利用，加之石墨模具制造简单，降低了矫正成本。
附图说明
图1是呈类似U形弯曲变形的钛合金铸件通过机械强制矫正的简易图。
图2是本发明对类似U形弯曲变形的钛合金铸件矫正简易图。
图3是本发明对类似S形弯曲变形的钛合金铸件矫正简易图。
上述图中：1-紧固螺栓；2-强力螺栓；3-型钢；4-变形钛合金铸件；5-钢板；6-压块；7-上矫模；8-下矫模。
具体实施方式
本发明是一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法，故确切地说本发明是一种利用石墨模具并通过退火方式对变形钛合金铸件的矫正方法，把钛合金铸件朝一个方向的变形简称为类似U形弯曲变形，把钛合金铸件的变形方向不一致简称为类似S形弯曲变形，本发明的矫正方法既适用于所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件，又适用于所述类似S形弯曲变形的钛合金铸件，将所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件和所述类似S形弯曲变形的钛合金铸件合并简称为变形钛合金铸件。
设定钛合金铸件的设计宽度为L，设定钛合金铸件的设计厚度为H，设计宽度L和设计厚度均为矫正后钛合金铸件的成品尺寸，而所述变形钛合金铸件虽然产生所述类似U形弯曲变形或是所述类似S形弯曲变形，但其设计宽度L不因变形而改变。
本发明的石墨模具包括上矫模及下矫模，上矫模的下端面呈倒凹形，下矫模的上端面呈正凹形，上矫模倒凹形的内宽=下矫模正凹形的内宽=所述L+L1，L1为避让宽度，上矫模倒凹形的有效深度=下矫模正凹形的有效深度＜H/2，为保证石墨模具矫正的彻底性，上矫模倒凹形的有效深度+下矫模正凹形的有效深度要＜H，上矫模的总厚度=下矫模的总厚度=5H～35 H，建议上矫模的总厚度或是下矫模的总厚度不小于50mm，以尽量保证石墨模具具有足够的矫正强度，石墨模具具有良好的耐压性和极低的热膨胀性，这是本发明对钛合金铸件变形的矫正的基础条件，上矫模和下矫模制作并不复杂。
所述避让宽度L1控制在0.5～5mm之间。
将所述变形钛合金铸件放在下矫模的正凹形中，然后将上矫模对中放在下矫模之上使所述变形钛合金铸件处于上矫模倒凹形与下矫模正凹形之中，通过捆扎方式保证上矫模和下矫模的相对位置关系，之后将压块放在上矫模上端面的正中，压块的重量不小于500Kg，将捆扎好的石墨模具和压块一同简称为待矫正件。
将所述待矫正件放进真空退火炉中，在真空条件下将其炉温升至930～950℃并保温2～3小时，真空的压力不做强制要求但必须保证是在真空条件下，真空条件按常规技术标准执行即可，之后待其炉温自然冷却至300℃以下时将所述待矫正件出炉，解除对石墨模具的捆扎并取出钛合金铸件即可，完成对所述变形钛合金铸件的矫正。
以所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件100件为例，若采用背景技术的所述机械强制矫正，矫正第1、2件时所述机械强制矫正还能达到预期效果，第3件时所述机械强制矫正工装就已发生了变形不能再用并需更换，更换所述机械强制矫正工装最少需要15套，如按每套工装1000元计算，15套至少需要15000元。
本发明的石墨模具至少能用100次以上，而每套石墨模具大约需要500元左右的制作成本，这样就大大节省了矫正成本，矫正之后进行应力检测，残余应力去除彻底。
Claims (1)
1.一种利用石墨模具对变形钛合金铸件的矫正方法，设定钛合金铸件的设计宽度为L，设定钛合金铸件的设计厚度为H，把钛合金铸件朝一个方向的变形简称为类似U形弯曲变形，把钛合金铸件的变形方向不一致简称为类似S形弯曲变形，矫正方法既适用于所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件又适用于所述类似S形弯曲变形的钛合金铸件，将所述类似U形弯曲变形的钛合金铸件和所述类似S形弯曲变形的钛合金铸件合并简称为变形钛合金铸件(4)，矫正方法使用到真空退火炉，真空退火炉的炉温是930～950℃，其特征是：
①石墨模具包括上矫模(7)及下矫模(8)，上矫模(7)的下端面呈倒凹形，下矫模(8)的上端面呈正凹形，上矫模(7)倒凹形的内宽＝下矫模(8)正凹形的内宽＝所述L+L1，L1为避让宽度，上矫模(7)倒凹形的有效深度＝下矫模(8)正凹形的有效深度＜H/2，上矫模(7)的总厚度＝下矫模(8)的总厚度＝5H～35H，所述避让宽度L1控制在0.5～5mm之间；
②将所述变形钛合金铸件(4)放在下矫模(8)的正凹形中，然后将上矫模(7)对中放在下矫模(8)之上使所述变形钛合金铸件(4)处于上矫模(7)倒凹形与下矫模(8)正凹形之中，通过捆扎方式保证上矫模(7)和下矫模(8)的相对位置关系，之后将压块(6)放在上矫模(7)上端面的正中，压块(6)的重量不小于500Kg，将捆扎好的石墨模具和压块(6)一同简称为待矫正件，将所述待矫正件放进真空退火炉中，在真空条件下将其炉温升至930～950℃并保温2～3小时，之后待其炉温自然冷却至300℃以下时将所述待矫正件出炉，解除对石墨模具的捆扎并取出钛合金铸件即可，完成对所述变形钛合金铸件(4)的矫正。
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