CN111118424A - 一种钛合金整形方法 - Google Patents

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刘其源
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Abstract

本发明公开了一种钛合金整形方法，属于钛合金加工领域，其技术方案要点是包括以下步骤：S1、加热：将钛合金棒料加热，加热温度不超过其相变温度点，使其合金组织不发生组织转变；S2、镦粗：对棒料进行镦粗，使棒料变形至φ365mm±5mm×265mm±5mm，之后使用φ180×150冲头在镦粗完成的棒料上冲盲孔；S3、热料回炉：将镦粗完成的棒料重新加热一段时间；S4、锻造：将热料放置在模具中锻造成型；S5、二次热料回炉：将锻造完成锻件回炉加热一段时间；S6、锻造：在锻件的盲孔中再次冲孔，使锻件的内孔贯穿锻件；S7、冷却：将锻件空冷到室温。本发明的优点在于减小钛合金的变形，提高原材料的利用率，降低生产成本。

Description

一种钛合金整形方法
技术领域
本发明涉及钛合金加工领域，特别涉及一种钛合金整形方法。
背景技术
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金(titanium alloys)。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。
由于钛合金本身质地较硬，在加上在生产过程中由于人员、设备、环境、原材料和工艺等各种因素，导致钛合金在锻造及轧环过程中极易产生翘曲、弯曲、椭圆等变形。
目前为了减少钛合金在加工中的变形情况，一般采用通过增大锻造加工余量，将非常规变形包含在内，即使发生变形也能够满足机加要求，以达到稳定产品状态的目的。但是其不足的地方在于锻造加工余量增加，延长了生产周期，增大生产成本，并且造成原材料的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金整形方法，减小钛合金在锻造生产过程中产生的变形，提高原材料的利用率，降低生产成本。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种钛合金整形方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、加热：将钛合金棒料加热，加热温度不超过其相变温度点，使其合金组织不发生组织转变；
S2、镦粗：对棒料进行镦粗，使棒料变形至φ365mm±5mm×265mm±5mm，之后使用φ180×150冲头在镦粗完成的棒料上冲盲孔；
S3、热料回炉：将镦粗完成的棒料重新加热一段时间；
S4、锻造：将热料放置在模具中锻造成型；
S5、二次热料回炉：将锻造完成锻件回炉加热一段时间；
S6、锻造：在锻件的盲孔中再次冲孔，使锻件的内孔贯穿锻件；
S7、冷却：将锻件空冷到室温。
进一步的，在步骤S1中，加热温度是β相变温度下35℃，钛合金棒料的相变温度范围是980-1005℃。
进一步的，在步骤S1中，保温时间为200min。
进一步的，在步骤S3中，热料回炉加热80min～100min。
进一步的，在步骤S3中，热料回炉加热温度范围是980±5℃。
进一步的，在步骤S5中，热料回炉加热80min～100min。
进一步的，在步骤S5中，热料回炉加热温度范围是980±5℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过对钛合金原材的再次处理，使钛合金中强度不高的α相转变为强度高的β相，从而使钛合金本身的强度上升，减少锻件在加工的过程中出现翘曲、弯曲、椭圆等变形问题；
2.减小钛合金在锻造生产过程中产生变形的风险，提高原材料的利用率，降低生产成本。
附图说明
图1是钛合金整形方法的步骤流程图；
图2是带有盲孔的锻件的结构示意图；
图3是冲孔完成之后锻件的结构示意图
图4是模具的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：一种钛合金整形方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、加热：将钛合金棒料加热，加热温度是β相变温度下35℃，钛合金棒料的相变温度范围是980-1005℃，使其合金组织为转变为β相，之后再在保温200min。为了合金中的强度不高的α相转变为强度高的β相，β相室温强度可达1372～1666MPa，并且β相在加热的过程中发生时效强化，其强度会进一步上升。
S2、镦粗：对棒料进行镦粗，使棒料变形至φ365mm±5mm×265mm±5mm，之后使用φ180×150冲头在镦粗完成的棒料上冲盲孔(如图2所示)。
S3、热料回炉：将锻件重新放入炉内加热，热料回炉加热温度范围是980±5℃，热料回炉加热时间范围是80min～100min。由于β相的相变点在980℃，所以热料回炉，进一步增加合金中的β相。
S4、锻造：将热料放置在模具中锻造成型(如图4所示)。并且模具也可以对锻件进行约束，阻止钛合金不规则变形，以达到稳定产品状态的目的。
S5、二次热料回炉：将锻造完成锻件回炉加热一段时间，热料回炉加热温度范围是980±5℃，热料回炉加热80min～100min。使锻件中更多的α相转变为β相。
S6、锻造：采用冲头在锻件的盲孔中再次冲孔(如图3所示)，使锻件的内孔贯穿锻件。
S7、冷却：将锻件空冷到室温。
通过对钛合金原材的再次处理，使钛合金中强度不高的α相转变为强度高的β相，从而使钛合金本身的强度上升，减少锻件在加工的过程中出现翘曲、弯曲、椭圆等变形问题；并且在处理钛合金的过程中，使用专用模具对锻件约束，也一定程度上防止了钛合金不规则变形，两者相互结合，减小钛合金在锻造生产过程中产生变形的风险，提高原材料的利用率，降低生产成本。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种钛合金整形方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、加热：将钛合金棒料加热，加热温度不超过其相变温度点，使其合金组织不发生组织转变；
S2、镦粗：对棒料进行镦粗，使棒料变形至φ365mm±5mm×265mm±5mm，之后使用φ180×150冲头在镦粗完成的棒料上冲盲孔；
S3、热料回炉：将镦粗完成的棒料重新加热一段时间；
S4、锻造：将热料放置在模具中锻造成型；
S5、二次热料回炉：将锻造完成锻件回炉加热一段时间；
S6、锻造：在锻件的盲孔中再次冲孔，使锻件的内孔贯穿锻件；
S7、冷却：将锻件空冷到室温。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金整形方法，其特征在于：在步骤S1中，加热温度是β相变温度下35℃(钛合金棒料的相变温度范围是980-1005℃)。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金整形方法，其特征在于：在步骤S1中，保温时间为200min。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金整形方法，其特征在于：在步骤S3中，热料回炉加热80min～100min。
5.根据权利要求4所述的一种钛合金整形方法，其特征在于：在步骤S3中，热料回炉加热温度范围是980±5℃。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金整形方法，其特征在于：在步骤S5中，热料回炉加热80min～100min。
7.根据权利要求6所述的一种钛合金整形方法，其特征在于：在步骤S5中，热料回炉加热温度范围是980±5℃。
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