CN104174749A - 多曲面钛合金零件成型装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多曲面钛合金零件成型装置和方法。采用的技术方案是：按阳模将毛料粗制成多曲面钛合金零件展开外形；去毛刺，清洗，涂润滑剂；将装置置于热机上预热至550-600℃，同时将毛料预热至550-600℃；将预热后的毛料零件置于压边圈与阴模之间，将压边圈与阴模合紧后，保持温度550-600℃，合模压力为40t，缓慢下降阴模，下降速度为5-6mm/min，每下降3-5分钟，停留3-5分钟，共3次至阴阳模闭合，再保压4-5分钟；制外形，检验。本发明依靠压边圈的压边力将非工作区的毛料夹紧，避免了合模时毛料板面剧烈变化而产生的褶皱、裂纹。

Description

多曲面钛合金零件成型装置及方法
技术领域
本发明主要应用于多曲面、大弯边薄板钛合金零件的成形。
背景技术
如图1和图2所示，为一种多曲面、大弯边钛合金零件。该零件材料牌号为TCI，材料厚度δ0.8，型面较多且形状较为复杂。零件弯边高度约为20mm，A面与B面间角度为83°，B面与C面角度为约70°，存在双向弯曲，且整体弯曲角度较大。依靠模具成型零件时，B面受横向拉应力及径向拉应力，两侧R角及与A面连接处的R角处受力不均匀，材料流动受到影响，极易产生褶皱，甚至拉裂现象。又因零件存在闭角，闭角弯边约7mm，因此采用现有的一次成型方法不易成形。
材料为TC1的钛合金零件属于低强度合金，在室温下具有良好的工艺塑性，对于结构简单的零件可以在室温下进行加工。但是对于如图1所示的复杂零件，需要采用加热成型的方法。以往的钛合金零件成型工艺是：将毛料加热至550℃―600℃，置于热成型模具的阴阳模之间，合模后加压、保压一定时间，一次成型，开模取件。对于如图1所示的复杂零件成型存在的问题是：在依靠模具成型该类零件时，曲面受多个方向的拉应力及径向拉应力，R角处受力不均匀，发生失稳，材料流动受到影响，极易产生褶皱，甚至拉裂现象，给零件的成形增加了很大的难度。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种改进成型工艺及模具结构，以达到降低废品率、提高成型质量的多曲面钛合金零件成型装置及成型方法。
本发明采用的技术方案是：多曲面钛合金零件成型装置，包括阳模和阴模，设有压边圈，压边圈通过顶杆与阴模活动连接。
一种多曲面钛合金零件成型方法，采用上述的装置，方法如下：
1)下料：按阳模将毛料粗制成多曲面钛合金零件展开外形；
2)去毛刺：打磨展开毛料边缘毛刺；
3)清洗：毛料在有机溶剂中除去标记和除油，清洗阴模和阳模；
4)涂润滑剂：在毛料和装置的表面均匀涂上石墨；
5)预热：将装置置于热机上预热至550-600℃，同时将毛料预热至550-600℃；
6)热拉伸：将预热后的毛料零件置于压边圈与阴模之间，将压边圈与阴模合紧后，保持温度550-600℃，合模压力为40t，缓慢下降阴模，下降速度为5-6mm/min，每下降3-5分钟，停留3-5分钟，共3次至阴阳模闭合，再保压4-5分钟；
7)制外形：按敲检模划线、剪切制外形；
8)检验：按要求检验零件外形尺寸、型面贴合度、表面质量。
本发明的有益效果是：①TC1材料在加热至550℃―600℃范围时，其材料强度明显下降(抗拉强度最低可下降至σb＝250MPa)，工艺塑性明显提高，本发明针对的曲面多并弯边大(弯边超过10mm)的零件在该温度成形时，其在模具中均匀流动，并在保压时间内达到内部组织平衡。②本发明采用压边圈与阴模配合，将毛料压紧，依靠压边圈的压边力将非工作区的毛料夹紧，避免了合模时毛料板面剧烈变化而产生的褶皱和裂纹。③零件整体的材料厚度均匀，避免了手工敲修所造成的零件薄厚不均的现象，并且外形美观。④避免了老工艺方法中因成形不到位而需手工敲修的繁琐工序，从而将该零件只能由有经验丰富的操作者专人加工转向技术水平一般的操作者均可加工，为生产安排增添灵活性。⑤采用热成型方法加工的多曲面与大弯边并存的复杂结构钛合金零件，通过改进模具结构及工艺方法，即将热成型模更改为热拉伸模具，工艺方法由一次成型到位更改为在模具内逐步成型，达到成型高质量零件的目的。
附图说明
图1为一种多曲面、大弯边钛合金零件的结构示意图。
图2为零件的侧视图。
图3为热成型模具的结构示意图。
图4为模具阳模的俯视图。
具体实施方式
实施例1一种多曲面钛合金零件成型装置
如图3和图4所示，多曲面钛合金零件成型装置，包括阳模(1)、压边圈(2)、阴模(3)和顶杆(4)。
压边圈(2)通过顶杆(4)上下移动与阴模(3)活动连接。
实施例2一种多曲面钛合金零件成型方法
如图1和图2所示，该零件为一种多曲面、大弯边钛合金零件，材料牌号为TCI，材料厚度δ0.8，型面较多且形状较为复杂。零件弯边高度约为20mm，A面与B面间角度为83°，B面与C面角度为约70°，存在双向弯曲，且整体弯曲角度较大。
本实施例以加工上述零件进行说明，采用实施例1所述的装置，方法如下：
1)下料：按阳模将毛料粗制成多曲面钛合金零件展开外形；
2)去毛刺：打磨展开毛料边缘毛刺；
3)清洗：毛料在有机溶剂中除去标记和除油，清洗阴模和阳模；
4)涂润滑剂：在毛料和装置的表面均匀涂上石墨；
5)预热：将装置置于热机上预热至550-600℃，同时将毛料预热至550-600℃；
6)热拉伸：将预热后的毛料零件置于压边圈与阴模之间，将压边圈与阴模合紧后，保持温度550-600℃，合模压力为40t，缓慢下降阴模，下降速度为5-6mm/min，每下降3-5分钟，停留3-5分钟，共3次至阴阳模闭合，再保压4-5分钟；
7)制外形：按敲检模划线、剪切制外形；
8)检验：按要求检验零件外形尺寸、型面贴合度、表面质量。
本发明，对于多曲面、大弯边的薄板钛合金零件，采用带有压边圈的热拉伸模可有效防止褶皱、断裂现象的发生。降低了废品率，保证零件的外形尺寸、型面贴合度、外观质量能够满足图纸及客户的要求。

Claims (2)

1.多曲面钛合金零件成型装置，包括阳模(1)和阴模(3)，其特征在于：设有压边圈(2)，压边圈(2)通过顶杆(4)与阴模(3)活动连接。
2.一种多曲面钛合金零件成型方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置，方法如下：
1)下料：按阳模将毛料粗制成多曲面钛合金零件展开外形；
2)去毛刺：打磨展开毛料边缘毛刺；
3)清洗：毛料在有机溶剂中除去标记和除油，清洗阴模和阳模；
4)涂润滑剂：在毛料和装置的表面均匀涂上石墨；
5)预热：将装置置于热机上预热至550-600℃，同时将毛料预热至550-600℃；
6)热拉伸：将预热后的毛料零件置于压边圈与阴模之间，将压边圈与阴模合紧后，保持温度550-600℃，合模压力为40t，缓慢下降阴模，下降速度为5-6mm/min，每下降3-5分钟，停留3-5分钟，共3次至阴阳模闭合，再保压4-5分钟；
7)制外形：按敲检模划线、剪切制外形；
8)检验：按要求检验零件外形尺寸、型面贴合度、表面质量。
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