CN113976789B - 一种带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，步骤为：下料→加热→镦粗冲孔→加热→马架扩孔平端面→加热→预轧平端面→加热→环轧→倒角→加热→缩径成形→加热→胎模成形→检验→热处理(退火)→理化测试(组织及性能)→粗加工→超声波探伤→标识→终检→入库，本发明根据空心圆柱缩径挤压成形理论，结合航空航天异形环锻件成形需要，打破缩径挤压半锥角的限制，解决了空心圆柱薄壁高筒环坯成形时的弯曲、失稳问题，并结合大端法兰局部镦粗成形工艺方法，实现了带内外法兰结构钛合金薄壁超大锥角异形环锻件缩径挤压成形。这较掰形成形工艺方法节省了3火锻造成形工序，节省了成形模具，降低了锻件制造成本，提高了生产效率，从而实现了高效、低成本制造。

Description

一种带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心 缩径挤压成形工艺方法

技术领域

本发明涉及一种带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法。

背景技术

航空航天异形环锻件目前主要采用“制坯+环轧+掰形+异形环轧”或者“制坯+环轧+掰形”的工艺方法，掰形和异形环轧是异形环锻造成功与否的关键。掰形的主要目的是，采用刚模胀形矩形环坯一端内径，实现一端内径扩径成形，从而实现大小端内径尺寸的不同；异形环轧的主要目的是，使异形环坯(或矩形环坯)在径向同步(或近似同步)成形，达到最终锻件尺寸的目的。如果异形环锻件内径面半锥角超过10°，就必须采用掰形成形工艺方法，否则难以通过异形环轧实现异形环锻件的轧制成形。由此可见，掰形成形是异形环锻造成形关键中的关键。

通过对大量的航空航天异形环锻件掰形成形生产过程总结，发现这种掰形成形工艺方法存在诸多工艺缺陷：被动增加小端壁厚、内径拉料严重、端面翻边、一次掰形角度受限等等，并且这些工艺缺陷是掰形成形工艺的固有特性，不能彻底根除，只能适当改善或补救。

对于兼具内外法兰、薄壁、超大半锥角(内径面半锥角大于35°)等结构特性的异形环钛合金锻件，详见图6，如果按照掰形成形工艺方法设计的毛坯如图7所示。

由于掰形异形环锻件的半锥角达到39°，并且异形环锻件大端存在外法兰、小端存在内法兰，致使需要采用“第一次掰形+第二次掰形+第三次掰形+大端法兰镦粗成形+小端法兰镦粗成形”的5火次制坯工艺路线，每火次都需要极其复杂的成型模具，提高了制造成本，多火次带来了较高的能耗成本及生产成本，还增加了制造周期。

为此，亟待寻找一种全新的异形环锻件成形工艺方法，既能实现异形环锻件两端不同内径及两端法兰成形，又能降低成形火次、降低成形模具数量，达到高效、低成本制造的目的。

掰形成形的核心是，使用刚性冲头使矩形截面环坯一端扩径，其最终结果是实现空心圆柱坯在大小端内径尺寸不同。当然，实现空心圆柱坯大小端内径尺寸不同，还可以使用空心缩径挤压工艺方法。

空心缩径挤压工艺方法是通过正挤压工艺方法让空心矩形环坯在缩径成形模具中实现一端缩径挤压成形，空心缩径挤压工艺方法是一种特殊的正挤压工艺方法。经过查询相关正挤压理论资料及书籍，常规空心缩径工艺方法凹模入口角小于45°(也即半锥角小于22.5°)。

经查询相关专利及文献，目前国内在异形环件锻造成形过程中没有使用空心缩径挤压成形工艺方法，为此，需要结合航空航天异形环件结构特点、材料特性，突破薄壁空心圆柱体缩径挤压工艺参数限制，实现异形环锻件成形，并根据端面法兰形式，补充法兰部位局部镦粗或其他方式成形研究，从而实现内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件锻造生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明根据空心圆柱缩径挤压成形理论，结合航空航天异形环锻件成形需要，打破缩径挤压半锥角的限制，解决了空心圆柱薄壁高筒环坯成形时的弯曲、失稳问题，并结合大端法兰局部镦粗成形工艺方法，实现了带内外法兰结构钛合金薄壁超大锥角异形环锻件缩径挤压成形。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，包括以下步骤：

1)工艺设计：

a)缩径挤压异形环锻件余量设计；

b)空心圆柱坯设计及校核；

c)薄壁高筒空心圆柱坯缩径成形工装设计；

2)下料后对毛料进行镦粗冲孔并使用马架扩孔后，预轧平坯料的端面；

3)将坯料加热后环轧制得空心圆柱坯，并将空心圆柱坯的上下两端外侧进行倒圆角；

4)空心圆柱坯缩径挤压成形：

4.1)在将胎膜放置在下砧上，并在胎模上端面装配导向模后，将空心圆柱坯加热后放在胎膜内，驱动上砧挤压空心圆柱坯至上砧与导向模接触后，上砧回程；

4.2)在空心圆柱坯顶端放置挤压冲头，驱动上砧挤压冲头，从而继续对空心圆柱坯进行缩径挤压成形，直至上砧再次与导向模接触，完成空心圆柱坯缩径挤压成形；

4.3)撤去导向模后，在锻件内放置整形冲头，使用上砧下压整形冲头，整形冲头对锻件内径面进行整形；

4.4)在整形锻件大端放置压环，驱动上砧下压压环，压环驱使锻件大端局部镦粗成形，形成外法兰；

5)对环件进行检验、热处理、理化测试；

6)对环件进行粗加工后进行探伤；

7)标识后进行终检，合格后入库。

所述缩径挤压异形环锻件余量设计要求：

a)锻件中部圆锥的有效壁厚与锻件小端有效壁厚相近；

b)中部圆锥相邻位置的有效壁厚差＜5％；

c)小端法兰和中部圆锥过渡部位增厚设计。

所述空心圆柱坯设计及校核要求：

a)为缩径对数挤压比，ε_A为断面缩减率，/>为空心圆柱坯材料最大缩径对数挤压比，/>为空心圆柱坯材料最大断面缩减率；

b)空心圆柱坯内径d_坯、外径D_坯应与异形环锻件缩缩径起始位置截面内径d_{锻件缩径起始}、外径D_{锻件缩径起始}尺寸一致；

c)缩径前、后的母线长度基本相等，H_缩＝l_锥+l_小法兰；

d)空心圆柱坯重量M_坯＝(1.07～1.15)M_锻件。

所述薄壁高筒空心圆柱坯缩径成形工装设计要求：

a)缩径挤压模具配套了导向模和挤压冲头；

b)型腔尺寸热膨胀系数为1.011；

c)加长整形冲头尾部直段，并配套压环。

镦粗过程中，需控制每次锤击下压量≤20mm，并且两次锤击之间需暂停2秒～3秒。

缩径挤压胎模须预热250℃～350℃，缩径挤压前，空心圆柱坯加热前可以按需涂覆玻璃润滑剂；每件坯料缩径成形前，缩径挤压胎模表面须涂刷或喷涂模具润滑剂；缩径挤压时，坯料从出炉到放入胎模的转移时间＜30s；坯料加热及转移过程中，防止坯料发生椭圆变形；缩径挤压成形过程中，坯料尾部端面圆周各处必须同时受到设备上砧传递的轴向端压力。

所述缩径对数挤压比断面缩减率/>

A₀为缩径挤压前坯料横截面积，A₁为缩径挤压后坯料横截面积。

所述胎模内壁形状与锻件外形相同，其在锻件变形处加工有圆角，胎膜顶端端面外边缘加工有与导向模下端相匹配的台阶，导向模的高度为50～60mm段。

所述镦粗、扩孔、预轧前的加热温度为T＝T_β-(30～50)℃，

T为加热温度，T_β为锻件材料的相变温度。

本发明的有益效果在于：根据空心圆柱缩径挤压成形理论，结合航空航天异形环锻件成形需要，打破缩径挤压半锥角的限制，解决了空心圆柱坯薄壁高筒成形时的弯曲、失稳问题，并结合大端法兰局部镦粗成形工艺方法，实现了带内外法兰结构钛合金薄壁超大锥角异形环锻件缩径挤压成形。这较掰形成形工艺方法节省了3火锻造成形工序，节省了3次成形工装，提高了生产效率，从而实现了高效、低成本制造。本发明给出的缩径挤压异形环锻件设计及校核方法、空心圆柱坯设计及校核方法、缩径挤压成形模具设计要点、成形模具装配结构及操作步骤、缩径挤压异形环钛合金锻件锻造技术要求等，可以推广应用到其他带内、外法兰薄壁钛合金大锥角的异形环锻件制造中。

附图说明

图1是本发明的缩径挤压起始时装配图；

图2是本发明挤压冲头安装时装配图；

图3是缩径挤压结束时装配图；

图4是本发明整形时装配图；

图5是本发明挤压外法兰时的装配图；

图6是本发明锻件的成品粗加工锻件图；

图7是掰形成形工艺方法得到的锻件图；

图8是本发明锻件缩径分析过程图；

图9是本发明锻件有效壁厚分析图；

图10是缩径挤压异形环锻件中部圆锥及小端余量设计图；

图11是缩径挤压异形环锻件的缩径起始截面及缩径终止截面尺寸；

图12是缩径挤压异形环锻件成型后的示意图；

图13是大端法兰镦粗前、后局部剖视图；

图14是缩径成形部分母线长度测量图；

图中：1-上砧，2-下砧，3-胎模，4-空心圆柱坯，5-锻件，6-导向模，7-挤压冲头，8-整形冲头，9-压环。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

本发明在空心缩径挤压工艺方法的基础上，不仅突破了常规空心缩径工艺方法凹模入口角小于45°(即半锥角小于22.5°)的限制，并结合航空航天异形环件、薄壁、钛合金材料、内外法兰结构对成形过程的要求，制定了相关工艺措施，实现了内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形，并运用到实际生产中，第一火次完成缩径及小端内法兰成形，第二火次完成大端法兰成形，通过两火次完成了掰形成形工艺方案的5火次成形目标，减少了对成形工装、成形火次的需求，达到了高效、低成本制造的目的。

实施例：以某产品为载体进行研究，该产品结构图详见图1，该产品材料为钛合金。

(1)缩径挤压异形环锻件设计

根据空心圆柱缩径挤压工艺原理及特点，缩径挤压异形环锻件设计方法具体步骤如下：

i.产品结构分析

缩径变形程度初步计算

对图6所示产品的中部圆锥的上、下两端截面面积进行计算，中部圆锥的上、下两端截面如图8所示，截面位置也即缩径挤压的缩径起始截面A₀及缩径终止截面A₁。

根据缩径变形程度(缩径对数挤压比φ或断面缩减率ε_A)计算公式，则本案中产品的缩径对数挤压比φ或断面缩减率ε_A分别为：

φ＜0.9且ε_A＜65％，本案产品可以采用缩径挤压成形工艺方法进行成形。

缩径半锥角测量

由图6可知，产品缩径半锥角为34°，小于45°，可以进行一次缩径挤压成形工艺方法。

缩径部分有效壁厚计算

通过对本案产品有效壁厚进行测量，详见图9。

从图9可知，产品中部圆锥部分的壁厚为22mm，小端转接处有效壁厚为38.71mm，小端内法兰有效壁厚为28.5mm，大端有效壁厚为41mm。由于缩径挤压成形部位为中部圆锥部分及小端内法兰部分，则需先设计中部圆锥部分和小端部分的余量。

ii.缩径挤压异形环锻件中部及小端余量设计

从图9可知，缩径挤压成形的最大有效壁厚为38.71mm、最小壁厚为22mm。根据缩径挤压成形等壁厚设计理念及成形特点，则需要适当增厚中部圆锥的加工余量，让锻件中部圆锥的有效壁厚与锻件小端有效壁厚相近。通常，中部圆锥相邻位置的有效壁厚差＜5％。随着缩径挤压的持续进行，坯料缩径变形程度增加，坯料有效壁厚也随之增加，缩径挤压的小端有效壁厚厚度大于大端有效壁厚。考虑本案产品小端内法兰与中部圆锥转接处存在外尖角，锻件中部圆锥外径面增厚程度应大于内径面。另外，由于小端法兰和中部圆锥过渡部位为缩径成形坯料转向处，该处壁厚会因为转向产生壁厚增厚的情况，并且为了顺利转向，该处锻件的内外径均需要进行圆角转接过渡。

根据上述设计要点，本案产品中部圆锥及小端壁厚设计如图10所示。

由图10可知，缩径挤压异形环锻件内径面余量基本为9mm左右，小于外径面的13mm加工余量；产品中部圆锥从大端到小端有效壁厚从43mm到44.4mm逐渐增加，中部圆锥相邻位置的有效壁厚差＜5％；小端内法兰有效厚度可设计为47.5mm，转接处有效壁厚可设计为54.9mm。

iii.缩径挤压变形程度校核

重新校核缩径挤压变形程度(缩径对数挤压比φ或断面缩减率ε_A)，设计后的缩径起始截面A0与缩径终止截面A1尺寸详见图11。

φ＜0.9且ε_A＜65％，本案产品缩径挤压异形环锻件可以采用缩径挤压成形工艺方法进行成形。

iv.缩径挤压异形环锻件大端余量设计

为保证缩径挤压的顺利进行，需要先进行缩径成形，再对大端进行局部镦粗成形。大端外法兰按照单面5mm的加工余量进行设计，并且考虑大端外法兰自由成形状态，需要设计成圆弧状的大端外法兰端面形状。

v.缩径挤压成形毛坯图绘制

通过上述设计，本案产品缩径挤压异形环锻件图如图12所示。

vi.缩径前空心圆柱坯设计方法

空心圆柱坯内径d_坯、外径D_坯设计

空心圆柱坯内径d_坯、外径D_坯应与异形环锻件缩缩径起始位置截面内径d_{锻件缩径起始}、外径D_{锻件缩径起始}尺寸一致。

则

d_坯＝d_{锻件缩径起始}＝Φ794mm (5)

D_坯＝D_{锻件缩径起始}＝Φ874mm (6)

那么，空心圆柱坯壁厚B为

空心圆柱坯壁厚B与中部圆锥起始部位有效壁厚43mm相近。

空心圆柱坯高度H_坯设计

空心圆柱坯高度H_坯由两部分组成，即大端法兰局部镦粗部分高度H_法兰、缩径部分高度H_缩。

a)大端法兰局部镦粗部分高度H_法兰设计及校核

大端外法兰可按“变形部位体积相等”原则设计，即参与大端法兰成形前、后的体积相等，也即图13中V_{法兰镦粗前}＝V_{法兰镦粗后}。

则

式(8)中，A_坯指空心圆柱坯横截面面积。根据图7可以计算出V_{法兰镦粗后}，再结合式(8)，计算出H_法兰＝88mm(此处省略计算过程)。

同时，对法兰镦粗前环坯高壁比λ_法兰进行校核。

则

λ_法兰＜2.5则满足一次镦粗聚集规则，可以一火次完成大端外法兰镦粗成形。

b)缩径部分高度H_缩设计及校核

根据缩径成形原理，中间圆锥部位及小端法兰部位主要发生弯曲成形，为此，缩径前、后的母线长度基本相等。通过对图12中间圆锥部位母线长度l_锥及小端法兰母线长度l_小法兰及进行测量，如图14所示。

则

H_缩＝l_锥+l_小法兰＝259.7+62.8≈322mm (10)

则

H_坯＝H_法兰+H_缩＝88+322＝410mm (11)

则，设计的空心圆柱坯尺寸为Φ874×Φ794×410mm。

为确保缩径挤压异形环锻件稳定批量工程化制造，需要考虑异形环锻件的尺寸波动、生产制造水平、火秏系数、缺陷排伤、工艺裕度等因素，为此，设计的空心圆柱坯重量M_坯一般大于异形环锻件重量M_锻件7％～15％，即

M_坯＝(1.07～1.15)M_锻件 (12)

根据异形环锻件尺寸及本案钛合金密度ρ(按4.5×10³Kg/m³计算)，可以计算出异形环锻件重量M_锻件＝164.4Kg(此处省略计算过程)。

设计出的空心圆柱坯重量M_坯为

M_坯＝ρA_坯H_坯 (13)

则，空心圆柱坯重量M_坯＝186Kg(此处省略计算过程)。

则

为此，设计的空心圆柱坯满足缩径挤压成形要求，能确保生产出尺寸合格的缩径挤压异形环锻件。

(2)模具设计

i.模具设计要点

空心圆柱坯壁厚对模具设计的影响

空心圆柱坯高壁比λ_坯为

空心圆柱坯高壁比λ_坯＞7，则本案设计的空心圆柱坯为高筒薄壁坯料。高筒薄壁坯料在缩径挤压过程中，坯料刚度较差，缩径挤压中部及尾段极易产生弯曲、失稳现象，阻碍缩径挤压的顺利进行。为此，设计缩径挤压模具时，需在不改变空心圆柱坯尺寸的前提下，增加防护措施，消除缩径挤压过程中空心圆柱坯料弯曲、失稳现象。

大端法兰成形模具的定位

大端法兰为外法兰结构，为此，对大端法兰部位进行局部镦粗时，需控制金属朝外径方向流动，那么，就必须设计内径方向有阻挡的模具。同时，该阻挡模具要便于操作。

ii.模具设计

根据上述设计要点以及模具设计经验，本案产品成形模具设计为组合式模具，共分5个部件，具体为：

导向模

为防止空心圆柱坯在缩径挤压过程中产生弯曲及失稳现象，设计了导向模(如图1～图3所示)对空心圆柱坯外径面进行限制，从而提高了空心圆柱坯刚性。

导向模与缩径胎模之间设计了止扣，一方面便于导向模的安装，另一方面便于导向模的定位。

挤压冲头

由于设计了导向模，缩径挤压过程中，上砧不能持续对空心圆柱坯尾部端面圆周进行施加轴向端压力，为此，需要增加一个挤压冲头(如图2所示)，上砧对挤压冲头上端施加轴向端压力，挤压冲头对空心圆柱坯尾部端面施加轴向端压力。

缩径胎模

根据缩径挤压异形环锻件尺寸及钛合金成形模具型腔尺寸热膨胀系数(通常设计为1.011)，考虑与导向模之间的定位及导向，并在缩径挤压变形处设计了圆角过渡，最终设计的缩径胎模如图1～图5所示。

整形冲头

缩径挤压过程中，由于缩径挤压变向现象，锻件变向部位的外径面与缩径胎模有间隙，这会影响锻件此处外径面加工余量，为此，需要设计整形冲头(如图4所示)，待完成缩径挤压后，对锻件内径面施加载荷，促使锻件外径面轮廓与缩径胎模一致。

同时，为了便于大端法兰局部镦粗成形，需要适当加长整形冲头尾部直段，一方面大端法兰压环定位，另一方面限制大端法兰金属向内径方向流动。

大端法兰压环

为便于大端法兰成形，设计了压环(如图5所示)，即可在整形以后，对大端法兰进行局部镦粗成形。

iii.模具操作要点

(1)缩径挤压成形模具操作步骤

a.先按照图1，将导向模放置在缩径胎模上；

b.随后将空心圆柱坯放入导向模中，并使用上砧对空心圆柱坯尾部端面施加轴向端压力，直到上砧与导向模接触；

c.在锻件上端面放置挤压冲头(如图2所示)，使用上砧对挤压冲头施加轴向端压力，从而继续进行缩径挤压成形，直到上砧再次与导向模接触(如图3所示)，此时即完成缩径挤压成形。

d.随后拆除导向模及挤压冲头，使用整形冲头对锻件进行整形，如图4所示。

(2)大端法兰成形模具操作步骤

a.安装压环，如图5所示，再使用上砧对压环施加轴向载荷，锻件大端法兰即可完成局部镦粗成形。

b.当上砧与整形冲头接触时，即完成大端法兰局部镦粗成形。

3、缩径挤压异形环锻件生产技术要求

(1)成形工艺路线

下料→加热→镦粗冲孔→加热→马架扩孔平端面→加热→预轧平端面→加热→环轧→倒角→加热→缩径成形→加热→胎模成形→检验→热处理(退火)→理化测试(组织及性能)→粗加工→超声波探伤→标识→终检→入库。

(2)锻造加热工艺参数

采用两相区锻造工艺方法，即坯料加热温度T＝T_β-(30～50)℃，保温时间：有效壁厚×0.5+30min，最长保温时间：有效壁厚×0.5+180min。

(3)热处理工艺参数

热处理(退火)工艺参数为：到温装炉，720℃±10℃，保温95min～105min，空冷。

(4)现场操作要点

a.镦粗过程中，需控制每次锤击下压量≤20mm，并且两次锤击之间需暂停2秒～3秒；

b.镦粗过程中，需根据坯料表面温度损失情况，按需在坯料与砧面之间增加石棉垫；

c.预轧结束时，需使用锻造液压机对坯料进行端压，一方面控制预轧坯料高度，另一方面消除预轧过程中端面凹坑等缺陷；

d.环轧时，须控制空心圆柱坯外径外径D_坯≤Φ874mm、壁厚B≥40mm，空心圆柱坯椭圆度须≤3mm；

e.缩径挤压胎模须预热250℃～350℃；

f.缩径挤压前，空心圆柱坯加热前可以按需涂覆玻璃润滑剂；

g.每件坯料缩径成形前，缩径挤压胎模表面须涂刷或喷涂模具润滑剂；

h.缩径挤压时，坯料从出炉到放入胎模的转移时间＜30s；

i.坯料加热及转移过程中，防止坯料发生椭圆变形；

j.缩径挤压成形过程中，坯料尾部端面圆周各处必须同时受到设备上砧传递的轴向端压力。

Claims (8)

1.一种带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，包括以下步骤：

1)工艺设计：

a)缩径挤压异形环锻件余量设计；

b)空心圆柱坯设计及校核；

c)薄壁高筒空心圆柱坯缩径成形工装设计；

2)下料后对毛料进行镦粗冲孔并使用马架扩孔后，预轧平坯料的端面；

3)将坯料加热后环轧制得空心圆柱坯，并将空心圆柱坯的上下两端外侧进行倒圆角；

4)空心圆柱坯缩径挤压成形：

4.1)在将胎模放置在下砧上，并在胎模上端面装配导向模后，将空心圆柱坯加热后放在胎模内，驱动上砧挤压空心圆柱坯至上砧与导向模接触后，上砧回程；

4.2)在空心圆柱坯顶端放置挤压冲头，驱动上砧对挤压冲头施加压力，从而继续对空心圆柱坯进行缩径挤压成形，

直至上砧再次与导向模接触，完成空心圆柱坯缩径挤压成形，缩径挤压成形部位为中部圆锥部分及小端内法兰部分；

4.3)撤去导向模后，在锻件内放置整形冲头，使用上砧下压整形冲头，整形冲头对锻件内径面进行整形；

4.4)在整形锻件大端放置压环，驱动上砧下压压环，压环驱使锻件大端局部镦粗成形，形成外法兰；

5)对锻件进行检验、热处理、理化测试；

6)对锻件进行粗加工后进行探伤；

7)标识后进行终检，合格后入库。

2.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：所述缩径挤压异形环锻件余量设计要求：

a)锻件中部圆锥的有效壁厚与锻件小端有效壁厚相近；

b)中部圆锥相邻位置的有效壁厚差<5％；

c)小端法兰和中部圆锥过渡部位增厚设计。

3.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：所述空心圆柱坯设计及校核要求：

a) 为缩径对数挤压比，ε_A为断面缩减率，/>为空心圆柱坯材料最大缩径对数挤压比，/>为空心圆柱坯材料最大断面缩减率；

b)空心圆柱坯内径d_坯、外径D_坯应与异形环锻件缩径起始位置截面内径d_{锻件缩径起始}、外径D_{锻件缩径起始}尺寸一致；

c)缩径前、后的母线长度基本相等，H_缩＝l_锥+l_小法兰，H_缩为空心圆柱坯的缩径部分高度，l_锥为中间圆锥部位母线长度，l_小法兰为小端法兰母线长度；

d)空心圆柱坯重量M_坯＝(1.07～1.15)M_锻件，M_锻件为异形环锻件重量；

所述缩径对数挤压比断面缩减率/>A₀为缩径挤压前坯料横截面积，A₁为缩径挤压后坯料横截面积。

4.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：所述薄壁高筒空心圆柱坯缩径成形工装设计要求：

a)缩径挤压模具配套了导向模和挤压冲头；

b)型腔尺寸热膨胀系数为1.011；

c)加长整形冲头尾部直段，并配套压环。

5.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：镦粗过程中，需控制每次锤击下压量≤20mm，并且两次锤击之间需暂停2秒～3秒。

6.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：缩径挤压胎模须预热250℃～350℃，缩径挤压前，空心圆柱坯加热前按需涂覆玻璃润滑剂；每件坯料缩径成形前，缩径挤压胎模表面须涂刷或喷涂模具润滑剂；缩径挤压时，坯料从出炉到放入胎模的转移时间<30s；坯料加热及转移过程中，防止坯料发生椭圆变形；缩径挤压成形过程中，坯料尾部端面圆周各处必须同时受到设备上砧传递的轴向端压力。

7.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：所述胎模内壁形状与锻件外形相同，其在锻件变形处加工有圆角，胎模顶端端面外边缘加工有与导向模下端相匹配的台阶，导向模的高度为50～60mm。

8.如权利要求1所述的带内外法兰结构的钛合金薄壁超大锥角异形环锻件空心缩径挤压成形工艺方法，其特征在于：所述镦粗、扩孔、预轧前的加热温度为T＝T_β-(30～50)℃，

T为加热温度，T_β为锻件材料的相变温度。