CN105033125A - 一种钛合金等厚薄壁异形环件轧胀复合成形方法 - Google Patents

一种钛合金等厚薄壁异形环件轧胀复合成形方法 Download PDF

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CN105033125A CN201510311992.4A CN201510311992A CN105033125A CN 105033125 A CN105033125 A CN 105033125A CN 201510311992 A CN201510311992 A CN 201510311992A CN 105033125 A CN105033125 A CN 105033125A
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高冰
杨合
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Abstract

一种钛合金等厚薄壁异形环件轧胀复合成形方法,包括了毛坯设计―镦粗、冲孔―薄壁环件辗轧―刚模胀形―精加工―钛合金薄壁异形环件的过程,整个流程主要靠材料塑性成形,仅在最终阶段通过切削切除加工余量以去除环件外包裹的氧化皮,保证了环件性能,节约了成本。由于最终成形异形环件时采用的是刚模胀形,环件的最终几何形状和尺寸由模具保证,能够达到很高的精度,并且连续进行多次加工时可以保证零件尺寸、精度的一致性。

Description

一种钛合金等厚薄壁异形环件轧胀复合成形方法

技术领域

[0001] 本发明涉及塑性加工领域,是一种钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法。

背景技术

[0002] 高性能钛合金等厚薄壁异形环件在航空航天领域具有广阔的应用前景。目前一般 采用环乳直接成形或环乳+切削或环坯刚模胀形的方法成形此类环件。采用环乳的方法 直接成形异形环件(Liang Tian,Yu Luo, Hua-jie Mao1Lin Hua. A hybrid of theory and numerical simulation research for virtual rolling of double-groove ball rings. Int J Adv Manuf Technol. (2013)69:1 - 13),当所成形异形环件壁厚均勾时,乳親和环还 之间没有稳定的接触面,这将使得辗乳过程难以持续进行,成形环件精度也难以满足航空 航天要求。环乳+切削的方法(薛林峰.钛合金薄壁异形件切削加工仿真技术研究.南 京:南京航空航天大学,2014),是先通过环乳成形矩形环件,再通过数控切削获得满足形状 尺寸要求的异形环件。该方法一方面切削破坏了金属流线从而降低了环件性能,另一方面 导致昂贵的钛合金材料利用率极低。环坯刚模胀形的方法,如公开号为102489596A的中国 发明专利"钛合金矩形环乳件热胀形成形为异形环件的方法",提出了一种采用刚模胀形工 艺将钛合金矩形环坯胀形成为锥形环件的方法,由于该方法成形的环件精度由胀形模具保 证,提高了成形精度。该方法需高精度、高性能的环乳件作为毛坯,该专利未披露毛坯的设 计和和成形方法。

[0003] 对于钛合金等厚薄壁异形环件的成形制造,还可考虑采用冲压+弯焊的方法,即 首先通过板料冲压获得环件的异形截面,然后经弯曲焊接获得满足要求的环件。该方法使 得环件引入了焊缝,难以满足航空航天高性能要求,环件精度也有待提高。

发明内容

[0004] 为克服现有技术中存在的精度低,或者材料利用率不高,性能差的不足,本发明提 出了一种钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法。

[0005] 本发明的技术方案是:一种钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法,其包括 毛坯设计一一镦粗、冲孔一一薄壁环件辗乳一一刚模胀形一一精加工一一钛合金等厚薄壁 异形环件。具体步骤如下:

[0006] 步骤一、毛坯设计。

[0007] 所述毛坯设计包括确定胀形毛坯外径Rz、胀形毛坯内径rz、胀形毛坯高度h z、初始 毛坯内径r。、初始毛坯轴向高度h。和初始毛坯外径R。。

[0008] 根据未进行精加工的环件尺寸计算胀形工艺毛坯,所述未精加工环件壁厚为bf, 未精加工环件的最小外径为R fmin,最大外径为Rfmax,所述未精加工环件壳体厚度的1/2处的 轴向长度为I f;所述胀形工艺毛坯为薄壁矩形环件,壁厚为b z,高度为hz,外径为Rz,内径为 rz。胀形工艺毛坯尺寸计算公式为:

[0009] Rz=Rfnin (1)

Figure CN105033125AD00061

[0012] 通过公式(4)确定所述轴向高度缩减量Ah :

Figure CN105033125AD00062

[0014] 公式⑷中,r。为初始毛坯内径,R2为芯辊半径,h。为初始毛坯轴向高度,Ab为 初始毛坯壁厚总减小量。

[0015] 薄壁环件的辗乳采用径轴向辗乳,轴向高度的辗乳量要大于环件辗乳过程中轴向 高度的缩减量。环件辗乳芯辊半径为R 2,初始毛坯内径r。选取比1?2稍大的值。在确定初始 毛坯的尺寸时,令

Figure CN105033125AD00063

[0022] 步骤二,制备初始毛坯。

[0023] 步骤三,成形刚模胀形的毛坯。通过环件辗乳将得到的初始毛坯成形为刚模胀形 的毛坯。

[0024] 将得到的初始毛坯加热至适宜成形温度后进行径轴向热辗乳。乳制曲线采用直 线,芯辊的每转进给量保持为环件实时壁厚的1/n倍,所述η的取值范围通过公式(10)、 (11)确定:

Figure CN105033125AD00064

[0027] 通过公式(12)确定芯辊的进给速度:

Figure CN105033125AD00065

Figure CN105033125AD00071

[0032] R1为驱动辊半径,R2为芯辊半径,R为环件实时外径,r为环件内径,b为环件壁厚, δ =arctan μ,Ah为芯辑每转进给量,At为环件每转时间,t。为驱动辑每转时间。

[0033] 将初始毛坯辗乳成为薄壁矩形环件,该环件的外径为Rz,壁厚为匕,轴向高度为 hz;得到刚模胀形的毛坯;

[0034] 步骤四,成形异形环件。

[0035] 将胀形毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度,将加热好的胀形毛坯套进刚模胀 形凸模外围进行胀形,胀形过程中模具芯轴在压力机作用下向下移动,从而使凸模块沿径 向水平移动,将毛坯压入凹模中,成形环件;胀形过程分为三次,每次胀形完成后将环件旋 转角度α进行下一次胀形,并通过控制每次胀形后环件最大外径来分配每次的胀形量。环 件的初始最大外径为R z,第一次胀形完成后环件最大外径为R1;将环件旋转角度α进行第 二次胀形,第二次胀形完成后环件最大外径为R 2,再次将环件旋转角度α进行第三次胀形, 将环件胀形至最终尺寸,最大外径为Rfniax。三次胀形时,环件的旋转方向相同。所述三次胀 形芯轴的下移量分别为&和S 3,每次胀形时间均为IOs~20s,完成胀形后环件旋转β 角,旋转β角后对环件保压30s。

[0036] 第一次胀形后环件最大外径R1、第二次胀形后环件最大外径R2、环件旋转角度α、 胀形完成后环件的旋转角度β、三次胀形芯轴的下移量Sp &和S 3分别通过公式(15)~ (21)确定:

Figure CN105033125AD00072

[0044] m为模具凸模分瓣数,Θ为胀形模具芯轴的锥角;

[0045] 步骤五,精加工。

[0046] 本发明考虑环乳技术能获得高性能环件的优点,结合刚模胀形方法可获得高精度 的技术优势,提出一种难变形钛合金等厚薄壁异形环件的乳胀复合成形方法。该方法首先 通过环乳获得薄壁矩形环件,然后通过刚模胀形获得高精度的等厚薄壁异形环件。

[0047] 由于本发明采用了上述技术方案,初始毛坯经环件辗乳得到薄壁矩形环件后经刚 模胀形得到薄壁异形环件,整个流程主要靠材料塑性成形,仅在最终阶段通过切削去除加 工余量。最终成形异形环件时采用的是刚模胀形,环件的最终几何形状和尺寸由模具保证。 因此,与背景技术相比,本发明具有以下优点:

[0048] 1、节约材料:在本发明中,毛坯的制备、环件的成形都是采用塑性成形的方式,仅 在最终去除加工余量时采用切削的方法。因此成形等厚薄壁异形环件时,采用本发明,材料 利用率可达70%以上;而采用环乳+切削的方法,材料利用率不到50%。因此本发明为等 厚薄壁异形环件的成形节约了材料,降低了成本;

[0049] 2、环件精度高:在本发明中环件最终由模具成形,环件的几何形状和尺寸由模具 保证,其尺寸精度可达1%。~2%。,且批量生产时产品质量一致性好。而采用直接辗乳方法, 只有在环件结构简单和设备性能优异的情况下,成形的环件尺寸精度可达到3%。~5%。,且 难以保证产品质量的一致性;

[0050] 3、环件综合性能好:本发明主要通过塑性变形获得等厚薄壁异形环件,既能避免 环乳+切削的方法破坏金属流线,又能避免冲压+弯焊的方法引入焊缝,同时通过塑性变形 又能实现对加工材料的组织和性能进行有效调控,因此采用本发明提出的方法成形的异形 环件可获得背景技术难以达到的高性能。

[0051] 附图内容

[0052] 附图1是钛合金薄壁异形环件乳胀复合成形方法的流程图;

[0053] 附图2是钛合金薄壁异形环件刚模热胀形模具图;

[0054] 附图3是实施例1中钛合金薄壁异形环件结构示意图;

[0055] 附图4是实施例2中钛合金薄壁异形环件结构示意图。图中:

[0056] L芯轴;2.凸模;3.凹模。

具体实施方式

[0057] 实施例1

[0058] 本实施例是一种采用钛合金乳胀复合成形工艺成形如图3所示环件的方法。

[0059] 在采用乳胀复合成形工艺成形异形环件时,采用申请号为201510197511. 1的发 明创造中公开的胀形模具。所述胀形模具包括芯轴Un个支架、η个凸模2、凹模3和底座; 在所述底座的上表面均布有η个滑轨,各滑轨的走向为该底座的径向;所述各支架下表面 的滑槽分别与位于底座上表面的各滑轨嵌合,组合成为圆形的组合体;圆锥形芯轴的小直 径端位于所述的组合体内,并与各支架的内表面贴合;所述芯轴的下端面与底座的上表面 之间的间距为所述支架垂直高度的1/3 ;η个凸模2分别固定在各支架上;两个半圆形的凹 模瓣对合成为圆形的凹模3并套装在各凸模的外表面;所述凹模的内表面和所述凸模的外 表面均为工件的成形面;所述凸模的厚度+所处位置的支架的厚度+芯轴1的直径=毛坯 的内径。

[0060] 本实施例采用的卧式环乳机为D53k数控径轴向辗环机。

[0061] 本实施例中环件形状如图3所示,环件壁厚b = 13mm,环件上下直边长度Ii1= h2 =8Ctam,过渡圆角R1= ICtam,圆弧R 2= 5Ctam,环件外径D = lOOCtam,环件外留2謹的加工 余量,环件材料为TC4钛合金。具体成形过程如下:

[0062] 步骤一、毛坯设计。

[0063] 所述毛坯设计包括确定胀形毛坯外径Rz、胀形毛坯内径rz、胀形毛坯高度h z、初始 毛坯内径r。、初始毛坯轴向高度h。和初始毛坯外径R。。

[0064] 根据未进行精加工的环件尺寸计算胀形工艺毛坯,所述未精加工环件壁厚为bf, 未精加工环件的最小外径为Rfmin,最大外径为Rfmax,所述未精加工环件壳体厚度的1/2处的 轴向长度为If;所述胀形工艺毛坯为薄壁矩形环件,壁厚为b z,高度为hz,外径为Rz,内径为 rz。胀形工艺毛坯尺寸计算公式为:

Figure CN105033125AD00091

[0068] 在轴向高度较大的薄壁环件辗乳过程中,环件会产生轴向高度的缩减;通过公式 (4)确定所述轴向高度缩减量Ah :

Figure CN105033125AD00092

[0070] 公式⑷中,r。为初始毛坯内径,R2为芯辊半径,h。为初始毛坯轴向高度,Ab为 初始毛坯壁厚总减小量。

[0071] 由于薄壁环件辗乳过程中轴向高度会减小,所以需采用径轴向辗乳,轴向高度的 辗乳量要大于环件辗乳过程中轴向高度的缩减量。环件辗乳芯辊半径为R 2,初始毛坯内径 r。选取比R 2稍大的值。在确定初始毛坯的尺寸时,令

Figure CN105033125AD00093

[0078] 本实施例中,未精加工环件壁厚bf= 17mm,h lf= h 2f= 132mm,未精加工环件最小 外径Rf_= 502mm,未精加工环件最大外径R f_= 552mm,精加工环件壳体厚度的1/2处的 轴向长度为 If= h lf+h2f+ π (Rlf+R2f) = 352. 4mm。

[0079] 通过公式⑴~(3)分别得到以下参数:毛坯外径Rz= 502mm,毛坯内径r z = 483mm,高度 hz= 352. 4mm。

[0080] 薄壁环件的径轴向辗乳过程中,选取芯辊半径R2= 140mm,初始毛坯内径r。= 150mm,并通过公式(4)~(9)得到初始初始毛还尺寸,初始毛还外径R。= 200mm,初始毛还 轴向高度h。= 376. 9mm。

[0081] 步骤二,制备初始毛坯。

[0082] 采用常规方法,对切好的钛合金块料按照设计好的毛坯尺寸进行镦粗、冲孔,成形 外径为R。,内径为r。,轴向高度为h。的初始毛坯。

[0083] 步骤三,成形胀形工艺毛坯。

[0084] 将加工好的初始毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度,加热完成后将毛坯放到 环乳机上进行径轴向热辗乳。由于环件壁厚较小,乳制曲线采用直线,芯辊的每转进给量保 持为环件实时壁厚的1/n倍,所述η的取值范围通过公式(10)、(11)确定:

Figure CN105033125AD00101

[0092] R1为驱动辊半径,R2为芯辊半径,R为环件外径,r为环件内径,b为环件壁厚,δ =arctan μ,Ah为芯辑每转进给量,Δ t为环件每转时间,t。为驱动辑每转时间。

[0093] 将初始毛坯辗乳成为薄壁矩形环件,该环件的外径为Rz,壁厚为匕,轴向高度为 hz;得到刚模热胀形的毛坯。

[0094] 本实施例中,所述环件材料为TC4,加热温度为930°C,乳制曲线为直线,η = 25。

[0095] 步骤四,成形异形环件。

[0096] 将胀形毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度,将加热好的胀形毛坯套进刚模胀 形凸模外围进行胀形,胀形过程中模具芯轴在压力机作用下芯轴向下移动,从而使凸模块 沿径向水平移动,将毛坯压入凹模中,成形环件;为使环件变形均匀,且达到较高的几何精 度,将胀形过程分为三次,每次胀形完成后将环件旋转角度α进行下一次胀形。因为环件 直径最大处为变形量最不均匀且几何精度最低处,通过控制每次胀形后环件最大外径来分 配每次的胀形量。环件的初始最大外径为R z,第一次胀形完成后环件最大外径为R1;将环件 旋转角度α进行第二次胀形,第二次胀形完成后环件最大外径为R 2,再次将环件旋转角度 α进行第三次胀形,将环件胀形至最终尺寸,最大外径为Rfniax。三次胀形时,环件的旋转方 向相同。所述三次胀形芯轴的下移量分别为Sp SjP S 3,每次胀形的时间均为IOs~20s, 完成胀形后环件旋转β角,旋转β角后对环件保压30s。

[0097] 第一次胀形后环件最大外径R1、第二次胀形后环件最大外径R2、环件旋转角度α、 胀形完成后环件的旋转角度β、三次胀形芯轴的下移量Sp &和S 3分别通过公式(15)~ (21)确定:

Figure CN105033125AD00111

[0105] m为模具凸模分瓣数,Θ为胀形模具芯轴的锥角。

[0106] 本实施例中,Rz= 502mm,R fmax= 552mm,m = 12,Θ = 9。。通过公式(15)、(16)、 (17)、(18)分别得到:R1= 518. 14mm,R2= 534. 8mm,α = 10。,β = 15。。通过公式(19)、 (20)、(21)分别得到 J1= 101. 9mm,S2= 105. 2, S2= 108. 6mm,胀形时间为 12S〇

[0107] 步骤五,精加工。

[0108] 通过切削加工去除预留的加工余量,并且可以切削掉环件因加热产生的氧化皮, 得到最终环件。

[0109] 本实例中所述加工余量为2mm。

[0110] 实施例2

[0111] 本实施例是一种采用钛合金乳胀复合成形工艺成形如图4所示环件的方法。

[0112] 在采用乳胀复合成形工艺成形异形环件时,采用申请号为201510197511. 1的发 明创造中公开的胀形模具。所述胀形模具包括芯轴Un个支架、η个凸模2、凹模3和底座; 在所述底座的上表面均布有η个滑轨,各滑轨的走向为该底座的径向;所述各支架下表面 的滑槽分别与位于底座上表面的各滑轨嵌合,组合成为圆形的组合体;圆锥形芯轴的小直 径端位于所述的组合体内,并与各支架的内表面贴合;所述芯轴的下端面与底座的上表面 之间的间距为所述支架垂直高度的1/3 ;η个凸模2分别固定在各支架上;两个半圆形的凹 模瓣对合成为圆形的凹模3并套装在各凸模的外表面;所述凹模的内表面和所述凸模的外 表面均为工件的成形面;所述凸模的厚度+所处位置的支架的厚度+芯轴1的直径=毛坯 的内径。

[0113] 本实施例采用的卧式环乳机为D53k数控径轴向辗环机。

[0114] 本实施例中环件形状如图4所示,环件壁厚b = OmnbD1= 500mm,D 2= 600mm,环 件外表面锥形母线长L = 240mm,环件外留2mm的加工余量,环件材料为TC4钛合金。具体 成形过程如下:

[0115] 步骤一、毛坯设计。

[0116] 所述毛坯设计包括确定胀形毛坯外径Rz、胀形毛坯内径rz、胀形毛坯高度h z、初始 毛坯内径r。、初始毛坯轴向高度h。和初始毛坯外径R。。

[0117] 根据未进行精加工的环件尺寸计算胀形工艺毛坯,所述未精加工环件壁厚为bf, 未精加工环件的最小外径为R fmin,最大外径为Rfmax,所述未精加工环件壳体厚度的1/2处的 轴向长度为I f;所述胀形工艺毛坯为薄壁矩形环件,壁厚为b z,高度为hz,外径为Rz,内径为 rz。胀形工艺毛坯尺寸计算公式为:

Figure CN105033125AD00121

[0121] 在轴向高度较大的薄壁环件辗乳过程中,环件会产生轴向高度的缩减;通过公式 (4)确定所述轴向高度缩减量Ah :

Figure CN105033125AD00122

[0123] 公式⑷中,r。为初始毛坯内径,R2为芯辊半径,h。为初始毛坯轴向高度,Ab为 初始毛坯壁厚总减小量。

[0124] 由于薄壁环件辗乳过程中轴向高度会减小,所以需采用径轴向辗乳,轴向高度的 辗乳量要大于环件辗乳过程中轴向高度的缩减量。环件辗乳芯辊半径为R 2,初始毛坯内径 r。选取比R 2稍大的值。在确定初始毛坯的尺寸时,令

Figure CN105033125AD00123

[0131] 本实施例中,未精加工环件壁厚bf= 17mm,未精加工环件最小外径Rfmin= 252mm, 未精加工环件最大外径Rf_= 302mm,精加工环件壳体厚度的1/2处的轴向长度为I f = 240mm〇

[0132] 通过公式(1)~(3)分别得到以下参数:毛坯外径Rz= 252mm,毛坯内gr z = 231mm,高度 hz= 240mm。

[0133] 薄壁环件的径轴向辗乳过程中,选取芯辊半径R2= 90mm,初始毛坯内径r。为 100mm,并通过公式(4)~(9)得到初始初始毛还尺寸,初始毛还外径R。= 141_,初始毛还 轴向高度h。= 246. 4mm。

[0134] 步骤二,制备初始毛坯。

[0135] 采用常规方法,对切好的钛合金块料按照设计好的毛坯尺寸进行镦粗、冲孔,成形 外径为R。,内径为r。,轴向高度为h。的初始毛坯。

[0136] 步骤三,成形胀形工艺毛坯。

[0137] 将加工好的初始毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度,加热完成后将毛坯放到 环乳机上进行径轴向热辗乳。由于环件壁厚较小,乳制曲线采用直线,芯辊的每转进给量保 持为环件实时壁厚的1/n倍,所述η的取值范围通过公式(10)、(11)确定:

Figure CN105033125AD00131

[0145] R1为驱动辊半径,R2为芯辊半径,R为环件外径,r为环件内径,b为环件壁厚,δ =arctan μ,Ah为芯辑每转进给量,Δ t为环件每转时间,t。为驱动辑每转时间。

[0146] 将初始毛坯辗乳成为薄壁矩形环件,该环件的外径为Rz,壁厚为匕,轴向高度为 hz;得到刚模热胀形的毛坯。

[0147] 本实施例中,所述环件材料为TC4,加热温度为930°C,乳制曲线为直线,η = 23。

[0148] 步骤四,成形异形环件。

[0149] 将胀形毛坯放入加热炉中加热至适宜成形温度,将加热好的胀形毛坯套进刚模胀 形凸模外围进行胀形,胀形过程中模具芯轴在压力机作用下芯轴向下移动,从而使凸模块 沿径向水平移动,将毛坯压入凹模中,成形环件;为使环件变形均匀,且达到较高的几何精 度,将胀形过程分为三次,每次胀形完成后将环件旋转角度α进行下一次胀形。因为环件 直径最大处为变形量最不均匀且几何精度最低处,通过控制每次胀形后环件最大外径来分 配每次的胀形量。环件的初始最大外径为R z,第一次胀形完成后环件最大外径为R1;将环件 旋转角度α进行第二次胀形,第二次胀形完成后环件最大外径为R 2,再次将环件旋转角度 α进行第三次胀形,将环件胀形至最终尺寸,最大外径为Rfniax。三次胀形时,环件的旋转方 向相同。所述三次胀形芯轴的下移量分别为Sp SjP S 3,每次胀形的时间均为IOs~20s, 完成胀形后环件旋转β角,旋转β角后对环件保压30s。

[0150] 第一次胀形后环件最大外径R1、第二次胀形后环件最大外径R2、环件旋转角度α、 胀形完成后环件的旋转角度β、三次胀形芯轴的下移量Sp &和S 3分别通过公式(15)~ (21)确定:

Figure CN105033125AD00141

[0158] m为模具凸模分瓣数,Θ为胀形模具芯轴的锥角。

[0159] 本实施例中,Rz= 252mm,R fmax= 302mm,m = 12,Θ = 9°。通过公式(15)、(16)、 (17)、(18)分别得到:¾= 267. 67mm,R2= 284. 3mm,α = 10。,β = 15。。通过公式(19)、 (20)、(21)分别得到 J1= 101. 9mm,S2= 105. 2, S2= 108. 6mm,胀形时间为 12S〇

[0160] 步骤五,精加工。

[0161] 通过切削加工去除预留的加工余量,并且可以切削掉环件因加热产生的氧化皮, 得到最终环件。

[0162] 本实例中所述加工余量为2mm。

Claims (4)

1. 一种钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法,其特征在于,具体步骤如下: 步骤一、毛坯设计; 步骤^,制备初始毛还; 步骤三,成形刚模胀形的毛坯;通过环件辗乳将得到的初始毛坯成形为刚模胀形的毛 坯; 步骤四,成形异形环件; 通过压力机实现异形环件的成形;具体是: 将得到的胀形毛坯放入加热炉中加热至880~930°C后套装在刚模胀形凸模外表面进 行胀形;胀形过程分为三次,每次胀形完成后将环件旋转角度a进行下一次胀形,并通过 控制每次胀形后环件的最大外径来分配每次的胀形量;环件的初始最大外径为Rz,第一次 胀形完成后环件最大外径为R1;将环件旋转角度a进行第二次胀形,第二次胀形完成后环 件最大外径为R2,再次将环件旋转角度a进行第三次胀形,将环件胀形至最终尺寸,最大外 径为Rf_;三次胀形时,环件的旋转方向相同;所述三次胀形芯轴的下移量分别为Sp&和 S3,每次胀形时间为IOs~20s,完成胀形后环件旋转P角,旋转P角后对环件保压30s; 步骤五,精加工,得到最终环件。
2. 如权利要求1所述钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法,其特征在于,所述 毛坯设计包括确定胀形毛坯外径Rz、胀形毛坯内径^、胀形毛坯高度匕、初始毛坯内径r。、初 始毛坯轴向高度h。和初始毛坯外径R。; 根据未进行精加工的环件尺寸计算胀形工艺毛坯,所述未精加工环件壁厚为bf,未精 加工环件的最小外径为Rfmin,最大外径为Rfmax,所述未精加工环件壳体厚度的1/2处的轴向 长度为If;所述胀形工艺毛坯为薄壁矩形环件,壁厚为bz,高度为hz,外径为Rz,内径为rz; 胀形工艺毛坯尺寸计算公式为: Rz= Rfnlln⑴ hz=If (2)
Figure CN105033125AC00021
公式⑷中,r。为初始毛坯内径,R2为芯辊半径,h。为初始毛坯轴向高度,Ab为初始 毛坯壁厚总减小量; 薄壁环件的辗乳采用径轴向辗乳,轴向高度的辗乳量要大于环件辗乳过程中轴向高度 的缩减量;环件辗乳芯辊半径为R2,初始毛坯内径r。选取比R2稍大的值;在确定初始毛坯 的尺寸时,令
Figure CN105033125AC00022
Figure CN105033125AC00031
3. 如权利要求1所述钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法,其特征在于,所述 成形刚模胀形的毛坯具体过程是: 对得到的初始毛坯加热至880~930°C后,进行径轴向热辗乳;乳制曲线采用直线,芯 辊的每转进给量保持为环件实时壁厚的1/n倍,所述n的取值范围通过公式(10)、(11)确 定:
Figure CN105033125AC00032
R1为驱动辊半径,R2为芯辊半径,R为环件外径,r为环件内径,b为环件壁厚,S=arctan y,A h为芯辑每转进给量,A t为环件每转时间; 将初始毛坯辗乳成为薄壁矩形环件,该环件的外径为Rz,壁厚为bz,轴向高度为hz;得 到刚模热胀形的毛坯。
4. 如权利要求1所述钛合金等厚薄壁异形环件乳胀复合成形方法,其特征在于,所述 成形异形环件时,第一次胀形后环件最大外径R1、第二次胀形后环件最大外径R2、环件旋转 角度a、胀形完成后环件的旋转角度0、三次胀形芯轴的下移量Sp&和S3分别通过公式 (15)~(21)确定:
Figure CN105033125AC00033
Figure CN105033125AC00041
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