CN109967590A - 一种钛合金u型波纹管差温连续成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，属于钛合金材料定型技术领域。所述方法经卷焊板材制得不同直径的管坯，对模具进行电磁感应加热至热成形工艺温度，将坯料置于模具内保温一段时间，再向管坯内通入高压惰性气体，至管坯外形面紧密贴合模具后保压一段时间，开启模具，将已成形的波纹管向非模具区移动，重复上述步骤，即可实现钛合金U型波纹管的连续生产。该方法在产品生产过程中，能够同时实现预热—成形—降温等工序，并实现零件的自退火，最终得到高品质钛合金U型波纹管产品。

Description

一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法
技术领域
本发明涉及一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，属于钛合金材料定型技术领域。
背景技术
钛及钛合金波纹管具有质量轻、无磁性、耐腐蚀、灵敏度高等优异特性，除了可以在航空、航天等领域降低飞行器质量，提高运输载荷，更可以在航海、原子能、化工等含有腐蚀介质的恶劣工作环境中代替不锈钢和合金钢波纹管，降低维修成本。因此，研究钛及钛合金波纹管的成形方法，对于降低工业生产成本，提高国家耐腐蚀材料的发展水平，具有重要意义。现阶段钛及钛合金波纹管的成形方法主要有五种，其中液压成型、滚压成型、旋压成型、胀压成型这四种成形方法均属于冷加工方式，只能成形塑性较好的纯钛波纹管，且由于只能选择无缝钛管作坯料，所以成形后波纹管的直径也受到限制；而采用焊接成形的波纹管由于工序复杂，成本高，且成形后的波纹管耐压性能差，因此该技术尚未大面积应用。
发明内容
本发明为了解决现有钛合金U型波纹管成形方法只能成形塑性较好的纯钛波纹管，且只能选择无缝钛管作坯料，所以成形后波纹管的直径也受到限制的问题，提出了一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，所采取的技术方案如下：
一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，所述成形方法包括：首先，利用卷焊板材将钛合金板材制成不同直径的管坯，并利用电磁感应加热方法将所述管坯加热至热成型工艺温度，随后将带有热成形温度的管坯置于钛合金U型波纹管模具内保温一段时间；然后，向所述管坯中加入1MPa以上气压的惰性气体直至所述管坯外表面紧密贴合钛合金U型波纹管模具，在所述管坯外表面紧密贴合钛合金U型波纹管模具后继续向管坯内通入1MPa以上气压的惰性气体一段时间，使管坯与钛合金U型波纹管模具贴合稳定；最后开启模具，将已成型的钛合金U型波纹管移向非模具区，向前推进所述管坯使管坯未成型部分移入钛合金U型波纹管模具中并重复上述步骤，实现钛合金U型波纹管的连续生产。
进一步地，所述成形方法的具体步骤为：
步骤一：利用卷焊板材将钛合金无缝管或焊管焊制成一端密闭、一段带有充气口的管坯，并在所述管坯的外表面均匀喷涂石墨；
步骤二：利用电磁感应加热源通过电磁感应加热方法将所述管坯加热至热成型工艺温度；
步骤三：开启钛合金U型波纹管模具的上模，将步骤二加热后的所述管坯装入所述钛合金U型波纹管模具的下模中；
步骤四：将钛合金U型波纹管模具的上模下行，利用所述钛合金U型波纹管模具的上下模具自带的定位导向键使上下模具紧密装卡；
步骤五：将带有热成形温度的管坯置于钛合金U型波纹管模具内保温5分钟；
步骤六：通过管坯一端的充气口管坯内出入气压为1.5—2MPa的氩气，使管坯逐步向外胀形；
步骤七：继续增加钛合金管坯内氩气压力至3～4MPa，使步骤六所述管坯完全充满模具内表面；持续向管坯内冲入气压为3～4MPa的氩气气体3min，使所述管坯最终成形为钛合金U型波纹管；
步骤八：开启钛合金U型波纹管模具的上下模，将已成形的钛合金U型波纹管模具沿管坯轴向方向向模具非加热区移动，并依靠钛合金U型波纹管模具内型面实现零件径向定位使未处理的管坯移入钛合金U型波纹管模具中；
步骤九：重复步骤三至步骤八的过程，通过钛合金U型波纹管模具使管坯连续成形直至整个管坯完全成形为钛合金U型波纹管，以此实现钛合金U型波纹管的连续生产。
进一步地，所述热成型工艺温度为750～780℃。
本发明有益效果：
本发明提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法可实现不同塑性的钛合金管坯的U型波纹管成形；同时，也可实现非无缝钛合金管坯的U型波纹管成形。使不同成程度和塑性的钛合金管坯皆能实现U型波纹管的成形，可见，本发明提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法的应用广泛性和实用性非常高，完全消除了传统钛合金U型波纹管成形方法的局限性。
同时，本发明提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法能够成形各种直径尺寸的钛合金U型波纹管，使其能够满足生产各种尺寸钛合金U型波纹管的工业需求。
此外，本发明提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法能够实现一整条钛合金管坯的钛合金U型波纹管连续成形，实现钛合金钛合金U型波纹管的连续生产，极大程度上节约了钛合金U型波纹管的生产时间，提高了钛合金U型波纹管的生产效率，其相对与传统成形方法，本发明提出的成形方法的钛合金U型波纹管成形效率提高了86％。并且，发明提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法生产的钛合金U型波纹管的成形精度高、管壁能承受较大内压(承受内压相对与现有成形方法生产的管体所能承受的内压提高了35％)、无残余应力而且适应品种多。
附图说明
图1为钛合金U型波纹管零件。
图2为钛合金U型波纹管成形过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，所述成形方法包括：首先，利用卷焊板材将钛合金板材制成不同直径的管坯，并利用电磁感应加热方法将所述管坯加热至热成型工艺温度，随后将带有热成形温度的管坯置于钛合金U型波纹管模具内保温一段时间；然后，向所述管坯中加入1MPa以上气压的惰性气体直至所述管坯外表面紧密贴合钛合金U型波纹管模具，在所述管坯外表面紧密贴合钛合金U型波纹管模具后继续向管坯内通入1MPa以上气压的惰性气体一段时间，使管坯与钛合金U型波纹管模具贴合稳定；最后开启模具，将已成型的钛合金U型波纹管移向非模具区，向前推进所述管坯使管坯未成型部分移入钛合金U型波纹管模具中并重复上述步骤，实现钛合金U型波纹管的连续生产。
本实施例提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法可实现不同塑性的钛合金管坯的U型波纹管成形；同时，也可实现非无缝钛合金管坯的U型波纹管成形。使不同成程度和塑性的钛合金管坯皆能实现U型波纹管的成形，可见，本实施例提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法的应用广泛性和实用性非常高，完全消除了传统钛合金U型波纹管成形方法的局限性。
同时，本实施例提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法能够成形各种直径尺寸的钛合金U型波纹管，使其能够满足生产各种尺寸钛合金U型波纹管的工业需求。
实施例2
一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，所述成形方法的具体步骤为：
步骤一：利用卷焊板材将钛合金无缝管或焊管焊制成一端密闭、一段带有充气口的管坯，并在所述管坯的外表面均匀喷涂石墨；
步骤二：利用电磁感应加热源通过电磁感应加热方法将所述管坯加热至热成型工艺温度；
步骤三：开启钛合金U型波纹管模具的上模，将步骤二加热后的所述管坯装入所述钛合金U型波纹管模具的下模中；
步骤四：将钛合金U型波纹管模具的上模下行，利用所述钛合金U型波纹管模具的上下模具自带的定位导向键使上下模具紧密装卡；
步骤五：将带有热成形温度的管坯置于钛合金U型波纹管模具内保温5分钟；
步骤六：通过管坯一端的充气口管坯内出入气压为1.5—2MPa的氩气，使管坯逐步向外胀形；
步骤七：继续增加钛合金管坯内氩气压力至3～4MPa，使步骤六所述管坯完全充满模具内表面；持续向管坯内冲入气压为3～4MPa的氩气气体3min，使所述管坯最终成形为钛合金U型波纹管；
步骤八：开启钛合金U型波纹管模具的上下模，将已成形的钛合金U型波纹管模具沿管坯轴向方向向模具非加热区移动，并依靠钛合金U型波纹管模具内型面实现零件径向定位使未处理的管坯移入钛合金U型波纹管模具中；
步骤九：重复步骤三至步骤八的过程，通过钛合金U型波纹管模具使管坯连续成形直至整个管坯完全成形为钛合金U型波纹管，以此实现钛合金U型波纹管的连续生产。
其中，所述热成型工艺温度为750～780℃。
本实施例提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法能够实现一整条钛合金管坯的钛合金U型波纹管连续成形，实现钛合金钛合金U型波纹管的连续生产，极大程度上节约了钛合金U型波纹管的生产时间，提高了钛合金U型波纹管的生产效率，其相对与传统成形方法，本发明提出的成形方法的钛合金U型波纹管成形效率提高了86％。并且，本实施例提出的一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法生产的钛合金U型波纹管的成形精度高、管壁能承受较大内压(承受内压相对与现有成形方法生产的管体所能承受的内压提高了35％)、无残余应力而且适应品种多。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种钛合金U型波纹管差温连续成形方法，其特征在于，所述成形方法包括：首先，利用卷焊板材将钛合金板材制成不同直径的管坯，并利用电磁感应加热方法将所述管坯加热至热成型工艺温度，随后将带有热成形温度的管坯置于钛合金U型波纹管模具内保温一段时间；然后，向所述管坯中加入1MPa以上气压的惰性气体直至所述管坯外表面紧密贴合钛合金U型波纹管模具，在所述管坯外表面紧密贴合钛合金U型波纹管模具后继续向管坯内通入1MPa以上气压的惰性气体一段时间，使管坯与钛合金U型波纹管模具贴合稳定；最后开启模具，将已成型的钛合金U型波纹管移向非模具区，向前推进所述管坯使管坯未成型部分移入钛合金U型波纹管模具中并重复上述步骤，实现钛合金U型波纹管的连续生产。
2.根据权利要求1所述钛合金U型波纹管差温连续成形方法，其特征在于，所述成形方法的具体步骤为：
步骤一：利用卷焊板材将钛合金无缝管或焊管焊制成一端密闭、一段带有充气口的管坯，并在所述管坯的外表面均匀喷涂石墨；
步骤二：利用电磁感应加热源通过电磁感应加热方法将所述管坯加热至热成型工艺温度；
步骤三：开启钛合金U型波纹管模具的上模，将步骤二加热后的所述管坯装入所述钛合金U型波纹管模具的下模中；
步骤四：将钛合金U型波纹管模具的上模下行，利用所述钛合金U型波纹管模具的上下模具自带的定位导向键使上下模具紧密装卡；
步骤五：将带有热成形温度的管坯置于钛合金U型波纹管模具内保温5分钟；
步骤六：通过管坯一端的充气口管坯内出入气压为1.5—2MPa的氩气，使管坯逐步向外胀形；
步骤七：继续增加钛合金管坯内氩气压力至3～4MPa，使步骤六所述管坯完全充满模具内表面；持续向管坯内冲入气压为3～4MPa的氩气气体3min，使所述管坯最终成形为钛合金U型波纹管；
步骤八：开启钛合金U型波纹管模具的上下模，将已成形的钛合金U型波纹管模具沿管坯轴向方向向模具非加热区移动，并依靠钛合金U型波纹管模具内型面实现零件径向定位使未处理的管坯移入钛合金U型波纹管模具中；
步骤九：重复步骤三至步骤八的过程，通过钛合金U型波纹管模具使管坯连续成形直至整个管坯完全成形为钛合金U型波纹管，以此实现钛合金U型波纹管的连续生产。
3.根据权利要求1或2所述钛合金U型波纹管差温连续成形方法，其特征在于，所述热成型工艺温度为750～780℃。
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