CN112275870B - 钛合金盔壳的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及头盔制造技术领域，提供了一种钛合金盔壳的制造方法，包括：将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳；将第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳；将第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳；将第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳。该钛合金盔壳制备方法，通过分步压模工艺，提高了防弹头盔的防弹性能，且产品重量较轻，不易腐蚀，有效提高了防弹头盔的使用寿命。

Description

钛合金盔壳的制造方法
技术领域
本发明涉及头盔制造技术领域，特别是涉及一种钛合金盔壳的制造方法。
背景技术
防弹头盔是军人、武警、边防人员必备的防护用具，早期头盔的盔壳一般采用钢制头盔，重量比较大，作战人员佩戴不舒适，而且防弹效果也不理想，在潮湿环境下容易腐蚀，严重影响防弹头盔的寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种钛合金盔壳的制造方法，提高了防弹头盔的防弹性能，且产品重量较轻，不易腐蚀，有效提高了防弹头盔的使用寿命。
本发明提供一种钛合金盔壳的制造方法，包括：将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳；将所述第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳；将所述第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳；将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳。
本发明实施例提供的钛合金盔壳的制造方法，通过四次模压成型工艺分步压模，即先通过一次压模获得具有壳顶结构(即头盔顶部局部轮廓)的第一盔壳，然后再进行二次压模获得具有完整壳身(即具有耳部轮廓以上结构)的第二盔壳，接着再进行三次压模获得具有半只耳部轮廓结构的第三盔壳，这里的局部耳部轮廓可以是少半支、半支或多半支耳部轮廓结构，最后再通过四次压模获得具有完整耳部轮廓结构的钛合金盔壳，克服了钛合金在成型过程中延展性差的问题，而且钛合金具有高比强度特性、抗腐蚀性能，使用钛合金材料和钢材料在盔壳厚度相同条件下，防弹性能更好，重量更轻、寿命更长的特点，而且复合后由于纤维的作用，佩戴者佩戴此头盔更舒适。同时，该钛合金盔壳可以与碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的一种或多种纤维复合，复合后的防弹头盔重量轻，防弹效果较好。
根据本发明的一个实施例，所述将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳，包括：将钛合金板材放入第一成型模具压模，所述第一成型模具包括第一凸模和与所述第一凸模相适配的第一凹模，所述第一凸模的高度在65mm～80mm范围内，所述第一凹模与所述第一凸模合模后的间隙在3mm～4mm的范围内，成型压力在300t～400t的范围内，并保压30s～40s。
根据本发明的一个实施例，所述第一凸模的外表面和所述第一凹模的内表面涂设有脱模剂。
根据本发明的一个实施例，所述将所述第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳，包括：将所述第一盔壳放入第二成型模具压模，所述第二成型模具包括第二凸模和与所述第二凸模相适配的第二凹模，所述第二凸模的高度在115mm～125mm范围内，所述第二凹模与所述第二凸模合模后的间隙在2.5mm～3.5mm的范围内，成型压力在300t～400t的范围内，并保压40s～60s。
根据本发明的一个实施例，所述将所述第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳，包括：将所述第二盔壳放入第三成型模具压模，所述第三成型模具包括具有局部耳部轮廓的第三凸模和与所述第三凸模相适配的第三凹模，所述第三凸模的高度在145mm～155mm的范围内，所述第三凹模与所述第三凸模合模后的间隙在2mm～3mm的范围内，成型压力在300t～360t的范围内，并保压50s～70s。
根据本发明的一个实施例，所述一次压模的成型高度55mm～65mm的范围内；和/或，所述二次压模的成型高度在45mm～55mm的范围内；和/或，所述三次压模的成型高度在20mm～30mm的范围内；和/或，所述四次压模的成型高度在40mm～50mm的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳，包括：将所述第三盔壳放入第四成型模具压模，所述第四成型模具包括具有完整耳部轮廓的第四凸模和与所述第四凸模相适配的第四凹模，所述第四凸模的高度在190mm～210mm的范围内，所述第四凹模与所述第四凸模合模后的间隙在1.5mm～2.5mm的范围内，成型压力在400t～430t的范围内，并保压1min～3min。
根据本发明的一个实施例，在所述将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳之前，还包括：加热所述钛合金板材，其中，加热温度在850℃～1000℃的范围内，并保温20min～30min。
根据本发明的一个实施例，在所述将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳之后，还包括：
按照盔壳印记切割所述钛合金头盔，并将切割完成后的钛合金盔壳进行退火处理，其中，退火温度在700℃～800℃的范围内，并保温15min～60min。
根据本发明的一个实施例，所述钛合金盔壳的制造方法还包括：通过盐酸溶液酸洗所述钛合金头盔，并进行表面喷砂处理。
本发明提供的钛合金盔壳的制造方法，提高了防弹头盔的防弹性能，且产品重量较轻，不易腐蚀，有效提高了防弹头盔的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的钛合金盔壳的制造方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的钛合金盔壳的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
如图1所示，本发明提供一种钛合金盔壳的制造方法，包括：步骤S100：将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳。
步骤S102：将所述第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳。
步骤S104：将所述第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳。
步骤S106：将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳。
本发明实施例提供的钛合金盔壳的制造方法，通过四次模压成型工艺分步压模，即先通过一次压模获得具有壳顶结构的第一盔壳，然后再进行二次压模获得具有完整壳身的第二盔壳，接着再进行三次压模获得具有局部耳部轮廓结构的第三盔壳，这里的局部耳部轮廓可以是少半支、半支或多半支耳部轮廓结构，最后再通过四次压模获得具有完整耳部轮廓结构的钛合金盔壳，克服了钛合金在成型过程中延展性差的问题，而且钛合金具有高比强度特性、抗腐蚀性能，使用钛合金材料和钢材料在盔壳厚度相同条件下，防弹性能更好，重量更轻、寿命更长的特点，而且复合后由于纤维的作用，佩戴者佩戴此头盔更舒适。同时，该钛合金盔壳可以与碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、芳纶纤维的一种或多种纤维复合，复合后的防弹头盔重量轻，防弹效果较好。
根据本发明的一个实施例，所述将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳，包括：将钛合金板材放入第一成型模具压模，所述第一成型模具包括第一凸模和与所述第一凸模相适配的第一凹模，所述第一凸模的高度在65mm～80mm范围内，所述第一凹模与所述第一凸模合模后的间隙在3mm～4mm的范围内，成型压力在300t～400t的范围内，并保压30s～40s。
由于钛合金材料的延展性不好，通过将第一模具的第一凸模高度设置在65mm～80mm范围内，即一次压模获得的第一盔壳深度在65mm～80mm范围内，也即为一次压模能够得到具有盔壳的壳顶的局部结构，防止一次成型导致盔壳出现裂纹、褶皱等缺陷。
根据本发明的一个实施例，所述第一凸模的外表面和所述第一凹模的内表面涂设有脱模剂。
通过在第一凸模和第一凹模上涂抹脱模剂(如硅油、石蜡等)，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净，防止钛合金板材在热成型过程中由于摩擦力过大影响材料表面质量，并有效提高脱模效率。
根据本发明的一个实施例，所述将所述第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳，包括：将所述第一盔壳放入第二成型模具压模，所述第二成型模具包括第二凸模和与所述第二凸模相适配的第二凹模，所述第二凸模的高度在115mm～125mm范围内，所述第二凹模与所述第二凸模合模后的间隙在2.5mm～3.5mm的范围内，成型压力在300t～400t的范围内，并保压40s～60s。
通过将第一模具的第一凸模高度设置在115mm～125mm范围内，即通过二次压模能够得到具有盔壳壳身的结构，该步骤后再进行耳部轮廓以及盔壳后部形状的压模处理，以克服成型过程中钛合金板材延展性差的问题。
根据本发明的一个实施例，所述将所述第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳，包括：将所述第二盔壳放入第三成型模具压模，所述第三成型模具包括具有局部耳部轮廓的第三凸模和与所述第三凸模相适配的第三凹模，所述第三凸模的高度在145mm～155mm的范围内，所述第三凹模与所述第三凸模合模后的间隙在2mm～3mm的范围内，成型压力在300t～360t的范围内，并保压50s～70s。
第三成型模具具有局部耳部轮廓结构，即通过第三次成型模具压模后能够得到具有半支耳部轮廓的盔壳，其中，半支耳部轮廓可以是少半支、半支或多半支耳部轮廓。
根据本发明的一个实施例，所述将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳，包括：将所述第三盔壳放入第四成型模具压模，所述第四成型模具包括具有完整耳部轮廓的第四凸模和与所述第四凸模相适配的第四凹模，所述第四凸模的高度在190mm～210mm的范围内，所述第四凹模与所述第四凸模合模后的间隙在1.5mm～2.5mm的范围内，成型压力在400t～430t的范围内，并保压1min～3min。
第四成型模具具有完整的耳轮廓结构，即通过第四次成型模具压模后能够得到具有完整耳部轮廓的盔壳，也即通过四次压模后得以得到完整的产品的盔壳。
根据本发明的一个实施例，所述一次压模的成型高度55mm～65mm的范围内。
即一次压模后盔壳的压下量在55mm～65mm的范围内
根据本发明的一个实施例，所述二次压模的成型高度在45mm～55mm的范围内。
二次压模使盔壳的压下量在45mm～55mm的范围内，即在一次压模的基础上，再经过二次压模后盔壳的成型高度在100mm～120mm的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述三次压模的成型高度在20mm～30mm的范围内。
三次压模使盔壳的压下量在20mm～30mm的范围内，即在一次压模和二次压模的基础上，经过三次压模后盔壳的成型高度在120mm～150mm的范围内。
根据本发明的一个实施例，所述四次压模的成型高度在40mm～50mm的范围内。
四次压模能够使盔壳的压下量在40mm～50mm的范围内，即在一次压模、二次压模和三次压模的基础上，经过四次压模后盔壳的成型高度在160mm～200mm的范围内。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，在所述将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳之前，还包括步骤S108：加热所述钛合金板材，其中，加热温度在850℃～1000℃的范围内，并保温20min～30min。
通过先加热钛合金板材，如在马弗炉中加热，以提高钛合金板材的延展性，便于后续对钛合金板材进行压模处理。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，在所述将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳之后，还包括步骤S110:按照盔壳印记切割所述钛合金头盔，并将切割完成后的钛合金盔壳进行退火处理，其中，退火温度在700℃～800℃的范围内，并保温15min～60min。
钛合金盔壳上印有盔壳印记，盔壳印记以实际需要设定，在获得具有完整耳部轮廓形状的钛合金盔壳后，利用激光切割或其他切割方法将钛合金盔壳沿着盔壳印记进行切割，以获得产品的最终形状。在切割完成后再进行退火和空冷处理，以稳定产品的形状尺寸，并减少变形和裂纹倾向，提高产品成型后的稳定性。
如图2所示，根据本发明的一个实施例，所述钛合金盔壳的制造方法还包括步骤S112：通过盐酸溶液酸洗所述钛合金盔壳，并进行表面喷砂处理。
盐酸溶液能够有效去除钛合金盔壳表面的氧化层，不仅有助于提高产品的使用寿命，且便于后续进行喷砂及表面处理，以保证最终产品表面光滑平整，提高产品的美观度。
下面结合一个具体实施例来详细描述本申请提供的钛合金盔壳的制造方法。
本发明实施例提供了一种钛合金米奇头盔的制造方法，包括：采用尺寸规格为250mm×250mm、厚度为4mm的TA15钛合金板材，将钛合金板材在马弗炉中加热，加热温度为850℃，为了使板材受热均匀，保温时间为25min，在第一模具的凸模和凹模表面涂覆一层高性能脱模剂，防止钛合金在热成型过程中由于摩擦力过大影响材料表面质量，将加热出炉后的钛合金平板在8s内放入第一成型模具的压边圈上，然后施加370t压力合模，保压30s。将出模后的盔体，放入第二次成型模具的凸模上,施加压力350t，保压50s。将第二次成型后的盔体放入第三成型模具中(此模具带有耳部形状轮廓，该耳部形状轮廓为成型耳形的一半)，盔体一定要放正，然后施加压力，压力为345t,保压1min中后出模。将第三次成型后的盔壳放入第四成型模具(此模具带有完整的耳部形状轮廓)，试加压力为420t，保压2min后出模，最后按照头盔盔体印记使用激光切割的方法切制成成品米奇盔，在温度为730℃左右进行退火热处理，保温时间为30min,空冷完成后再利用盐酸溶液去除盔壳表面的氧化皮然后喷砂，最后进行表面处理，得到光亮的钛合金米奇盔壳。
综上所述，提高了防弹头盔的防弹性能，且产品重量较轻，不易腐蚀，有效提高了防弹头盔的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钛合金盔壳的制造方法，其特征在于，包括：
将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳；
将所述第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳；
将所述第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳；
将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳；
其中，所述将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳，包括：将钛合金板材放入第一成型模具压模，所述第一成型模具包括第一凸模和与所述第一凸模相适配的第一凹模，所述第一凸模的高度在65mm～80mm范围内，所述第一凹模与所述第一凸模合模后的间隙在3mm～4mm的范围内，成型压力在300t～400t的范围内，并保压30s～40s；
所述将所述第一盔壳进行二次压模，获得具有壳身的第二盔壳，包括：将所述第一盔壳放入第二成型模具压模，所述第二成型模具包括第二凸模和与所述第二凸模相适配的第二凹模，所述第二凸模的高度在115mm～125mm范围内，所述第二凹模与所述第二凸模合模后的间隙在2.5mm～3.5mm的范围内，成型压力在300t～400t的范围内，并保压40s～60s；
所述将所述第二盔壳进行三次压模，获得具有局部耳部轮廓的第三盔壳，包括：将所述第二盔壳放入第三成型模具压模，所述第三成型模具包括具有局部耳部轮廓的第三凸模和与所述第三凸模相适配的第三凹模，所述第三凸模的高度在145mm～155mm的范围内，所述第三凹模与所述第三凸模合模后的间隙在2mm～3mm的范围内，成型压力在300t～360t的范围内，并保压50s～70s；
所述将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳，包括：将所述第三盔壳放入第四成型模具压模，所述第四成型模具包括具有完整耳部轮廓的第四凸模和与所述第四凸模相适配的第四凹模，所述第四凸模的高度在190mm～210mm的范围内，所述第四凹模与所述第四凸模合模后的间隙在1.5mm～2.5mm的范围内，成型压力在400t～430t的范围内，并保压1min～3min。
2.根据权利要求1所述的钛合金盔壳的制造方法，其特征在于，
所述第一凸模的外表面和所述第一凹模的内表面涂设有脱模剂。
3.根据权利要求1或2所述的钛合金盔壳的制造方法，其特征在于，
所述一次压模的成型高度55mm～65mm的范围内；和/或
所述二次压模的成型高度在45mm～55mm的范围内；和/或
所述三次压模的成型高度在20mm～30mm的范围内；和/或
所述四次压模的成型高度在40mm～50mm的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的钛合金盔壳的制造方法，其特征在于，在所述将钛合金板材进行一次压模，获得具有壳顶的第一盔壳之前，还包括：
加热所述钛合金板材，其中，加热温度在850℃～1000℃的范围内，并保温20min～30min。
5.根据权利要求1或2所述的钛合金盔壳的制造方法，其特征在于，在所述将所述第三盔壳进行四次压模，获得具有完整耳部轮廓的钛合金盔壳之后，还包括：
按照盔壳印记切割所述钛合金盔壳，并将切割完成后的钛合金盔壳进行退火处理，其中，退火温度在700℃～800℃的范围内，并保温15min～60min。
6.根据权利要求5所述的钛合金盔壳的制造方法，其特征在于，还包括：
通过盐酸溶液酸洗所述钛合金盔壳，并进行表面喷砂处理。
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