CN104801591A - 钛合金组件支撑盖板整体成型方法 - Google Patents

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张宇
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Abstract

本发明涉及钛合金组件的成型领域，特别涉及一种钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其步骤为：A、下料，钳工打磨；B、热拉伸，拉深温度：590±10°C；预热时间：10min，顶杆压力：3Mpa，主缸压力：7Mpa，保温保压：10min，整个拉伸面按开角曲面设计；C、热成型，成型温度：590±10°C；预热时间：10min，主缸压力：5Mpa，保温保压：10min，热成型完成拉伸面的闭角成型；本发明的目的在于提供一种提升产品结构强度及试用性能、大大降低产品的加工成本、提高生产效率和产品合格率的钛合金组件支撑盖板整体成型方法。

Description

钛合金组件支撑盖板整体成型方法
技术领域
本发明涉及钛合金组件的成型领域，特别涉及一种钛合金组件支撑盖板整体成型方法。
背景技术
钛及钛合金是一种重要的金属材料，有比强度高、耐腐蚀、可焊接、中温性能好、无磁性等优点，在航空、航天、武器、船舶、核能等领域有着相当广泛的用途。另一方面，由于钛合金弹性模量低、屈强比高，在常温下成形时，变形抗力大，极易产生回弹，尤其是负角度零件(零件法兰曲面与相邻型腔夹角自117°过渡到60°)，采用常规成形方法难以实现整体成形结构，为应用带来了很多困难。因此，航空工厂中常用钛合金钣金零件主要采用热冲压成形(以下简称热成型)、激光成形与超塑成形等非常规的工艺方式。
为满足新型飞机在高空高速飞行下强度、刚度、耐热要求，某机型APU排气系统组件支撑盖板全部采用具有更好的耐热性能的材料，如钛合金耐热结构。支撑盖板零件的最大特点是零件为全曲面结构，曲率大，结构复杂，曲面成形难。
某机型APU排气系统钛合金支撑盖板组件，按设计要求对产品进行加工，在产品的加工中，零件加工能保证产品质量，但是对零件进行焊接组装时，由于焊接结构特殊，故无法满足设计要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种提升产品结构强度及试用性能、大大降低产品的加工成本、提高生产效率和产品合格率的钛合金组件支撑盖板整体成型方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其步骤为：
A、下料，钳工打磨；
B、热拉伸，拉深温度：590±10℃；预热时间：10min，顶杆压力：3Mpa主缸压力：7Mpa，保温保压：10min，整个拉伸面按开角曲面设计；
C、热成型，成型温度：590±10℃；预热时间：10min，主缸压力：5Mpa保温保压：10min，热成型完成所述拉伸面的闭角成型。
对于背景技术中所加工的某机型APU排气系统组件支撑盖板，其是负角度零件(零件法兰曲面与相邻型腔夹角自117°过渡到60°)，最终结果是要完成闭角成型，而用传统方法，只能焊接组装，因为该工件法兰曲面不是标准的法兰曲面，其与相邻型腔相交线也不是标准的圆，所以用焊接组装无法满足设计要求，质量难以达标；
故加工者考虑整体成型方向，最终得出一套加工此工件的整体成型方法，用传统热成型的步骤，先切好料打磨，但是非如传统方法的一次成型，在料准备好以后，反而进行热拉伸，在料已切好的情况下直接热拉伸是很难的，更别说对于这种工件，所以加工者设计了一套参数，同时整个拉伸面按开角曲面设计，便于后续热成型工序对闭角的校正，拉伸完成后，再用专用模具进行热成型，此时再完成拉伸面的闭角成型，用该方法，解决了组件焊接质量难以达标的问题，整体结构强度也将高于焊接强度，提升产品结构强度及试用性能；从成本方面来看，产品的加工费用也将大幅度缩减，操作工人的劳动强度也将大幅缩减，大大降低产品的加工成本；提高生产效率和产品合格率。
作为本发明的优选方案，步骤B中，拉伸完成后，进行热校形，校形温度：550±20℃，使拉伸完成后，工件压料面部分曲面应力与传统方法加工时该部分的应力保持一致，其余拉伸部分曲面应力与传统方法加工时对应工件的开角部分曲面应力保持一致。
作为本发明的优选方案，步骤C中，热成型后，进行钳工钻孔，钻孔时，使用和所述支撑盖板外形相匹配的模具，模具上设置有引导钻杆钻孔的通孔，支撑盖板太薄，如果直接加工，会造成变形，影响质量。
作为本发明的优选方案，所述步骤A中，打磨后，待加工材料被加工为圆形板材。
作为本发明的优选方案，所述圆形板材厚度在0.3mm-1.7mm之间，直径在440mm-600mm之间。
作为本发明的优选方案，圆形板材中间以圆心开直径在130mm-190mm之间的通孔。
作为本发明的优选方案，步骤A中，待加工材料沿周设计拉延筋。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
提升产品结构强度及试用性能、大大降低产品的加工成本、提高生产效率和产品合格率。
附图说明：
图1是本申请实施例方法所加工的工件结构示意图；
图2是本申请实施例热拉伸模的俯视图；
图3是图2中A-A的剖视图；
图4是图2中标记1的结构示意图；
图5是本申请实施例热成型模的侧视图；
图6是图5中B-B的剖视图；
图7是本申请实施例的钻模结构示意图；
图8是本申请实施例的校形工装的结构爆炸图；
图9是本申请实施例方法所加工的工件仰视图；
图10是图9中C-C的剖视图。
图中标记：1-热拉深模凸模，2-热拉深模凹模，3-压边圈，4-热成型凸模，5-热成型凹模，6-顶料块。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其加工某机型APU排气系统组件支撑盖板(如图1、9、10)，其是负角度零件(零件法兰曲面与相邻型腔夹角自117°过渡到60°)，其步骤为：
A、领料，TA2-M-δ1.0板材，验证材料表面无板材厚度负差之半划伤等缺陷、材料炉批号是否一致并记录和转移、材料规格牌号及厚度1.0±0.09；
钳工下料打磨，去除边缘毛刺至光滑，再切割块料，待加工材料被加工为圆形板材(所述圆形板材厚度为1mm，直径为520±1mm，圆形板材中间以圆心开直径在160±1mm的通孔)，切割后去除线切割割痕至光滑，检验边缘光滑，无线切割割痕；
待加工圆形板材可沿周设计拉延筋(防止产品在取件时变形)；
B、热拉伸：
涂涂料，使用丙酮或酒精清洗零件及模具表面，无污物，在零件表面均匀涂刷TI-1#保护涂料，风干、无堆积，零件和模具上均匀涂刷胶体石墨水剂，风干、无堆积；
安装模具(如图2、3、4，其包括热拉伸凸模1、热拉伸凹模2、压边圈3)，期间使用试模料，调整工装间隙，随后进行热拉伸，工艺参数为：
拉深温度：590±10℃；预热时间：10min，顶杆压力：3Mpa，主缸压力：7Mpa，保温保压：10min，整个拉伸面按开角曲面设计；
外观检验：产品表面无裂纹、压伤、划伤等缺陷，贴模检验产品型面，允许贴模间隙≤0.5mm，用超声波测厚仪检验材料厚度：1.0±0.09mm；
拉伸完成后，进行热校形，校形温度：550±20℃；
使用校形工装(如图8)，装夹产品；
涂涂料，使用丙酮或酒精清洗零件及模具表面，无污物，在零件表面均匀涂刷TI-1#保护涂料，风干、无堆积，零件和模具上均匀涂刷胶体石墨水剂，风干、无堆积，校形温度：550±20℃，并随炉冷却，清理产品表面石墨；
修剪产品外轮廓压边筋，保留2-5mm修磨余量，去除边缘毛刺至光滑，再进行外观检验，产品表面无超过板材负差之半的划伤、压伤等缺陷，贴模检验产品轮廓,要求产品边缘大于焊接工装边缘2-5mm，产品边缘光滑无毛刺，产品贴模间隙≤0.5mm；
最后钳工手工排皱；
C、热成型：
涂涂料，使用丙酮或酒精清洗零件及模具表面，无污物，在零件表面均匀涂刷TI-1#保护涂料，风干、无堆积，零件和模具上均匀涂刷胶体石墨水剂，风干、无堆积；
安装模具(如图5、6，其包括热成型凸模4、热成型凹模5、顶料块6)，期间使用一次拉深后的试模料，找正工装间隙，随后进行热成型，工艺参数为：
成型温度：590±10℃；预热时间：10min，主缸压力：5Mpa，保温保压：10min，热成型完成所述拉伸面的闭角成型，
外观检验：产品表面无裂纹、压伤、划伤等缺陷，贴模检验产品型面，允许贴模间隙≤0.2mm，用超声波测厚仪检验材料厚度：1.0±0.09mm；
热成型完成后，
进行钳工钻孔，钻孔时，使用和所述支撑盖板外形相匹配的模具(如图7)，模具上设置有引导钻杆钻孔的通孔，具体的：
使用钻孔夹具(钻模)，正确装夹产品允许贴合间隙偏差≤0.5mm，按钻模孔位，钻出螺栓孔，孔径允许偏差+0.3mm；
外观检验：产品表面无超过板材负差之半的划伤、压伤等缺陷，检验尺寸并保证，孔边光滑无毛刺；
最后进行酸洗，按HB/Z 344-2001执行，随后外观检验：产品表面露出均匀一致的金属光泽，材料厚度：1.0±0.09mm。
传统的设计方案和本申请整体成型方案对比如下：
工艺方案 工艺装备(套) 设备升温(次) 工序(道) 焊缝数量(条)
设计方案 5 4 185 3
整体成形方案 4 2 75 0
可见，解决了组件焊接质量难以达标的问题，整体结构强度也将高于焊接强度，提升产品结构强度及试用性能；从成本方面来看，产品的加工费用也将大幅度缩减，操作工人的劳动强度也将大幅缩减，大大降低产品的加工成本；提高生产效率和产品合格率。

Claims (7)

1.一种钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其步骤为：
A、下料，钳工打磨；
B、热拉伸，拉深温度：590±10°C；预热时间：10min，顶杆压力：3Mpa，主缸压力：7Mpa，保温保压：10min，整个拉伸面按开角曲面设计；
C、热成型，成型温度：590±10°C；预热时间：10min，主缸压力：5Mpa，保温保压：10min，热成型完成所述拉伸面的闭角成型。
2.根据权利要求1所述的钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其特征在于，步骤B中，拉伸完成后，进行热校形，校形温度：550±20°C。
3.根据权利要求2所述的钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其特征在于，步骤C中，热成型后，进行钳工钻孔，钻孔时，使用和所述支撑盖板外形相匹配的模具，模具上设置有引导钻杆钻孔的通孔。
4.根据权利要求1所述的钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其特征在于，所述步骤A中，打磨后，待加工材料被加工为圆形板材。
5.根据权利要求4所述的钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其特征在于，所述圆形板材厚度在0.3mm-1.7mm之间，直径在440mm-600mm之间。
6.根据权利要求5所述的钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其特征在于，圆形板材中间以圆心开直径在130mm-190mm之间的通孔。
7.根据权利要求1所述的钛合金组件支撑盖板整体成型方法，其特征在于，步骤A中，待加工材料沿周设计拉延筋。
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