CN114210797B - 一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,涉及钛合金零件成形技术领域,解决了相关技术中钛合金材料滚卷成形不易成弧,滚卷后坯料难以装模并实施校形的技术问题。包括:将平板坯料粗滚卷成形,形成第一中间坯料;形成第一中间坯料后,采用圆弧弯曲模具将第一中间坯料进行预弯,形成第二弧形坯料;形成第二弧形坯料后,将第二弧形坯料套在模胎上,采用至少两根包带锁紧于第二弧形坯料外侧,使第二弧形坯料在受力状态下与模胎贴合;再将第二弧形坯料与模胎进行高温蠕变热校形。本方法通过预弯曲得到的弧形坯料比第一中间坯料更接近最终的圆弧状态,便于坯料在受力状态下与模胎贴合,再通过热校形使坯料在自由状态达到最终的筒形精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金零件成形技术领域,尤其涉及一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法。
背景技术
采用平板坯料滚卷成形是制造筒形件的一种常用方法,对于钛合金材料的筒形件,一般采用滚卷粗成形圆弧,然后利用回转体形状的内模和外模装入滚卷的坯料在压合状态下进行热校形。
钛合金材料常温下变形抗力大、回弹大、塑性差,成形难度大,滚卷后圆弧大,且圆弧两端存在100mm~150mm长的直线段。所以坯料滚卷后的状态相对于最终的圆筒状态差别很大,很难装到内模和外模之间,厚度越厚的钛板,装模并实施校形的难度越大。
发明内容
本申请提供一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,解决了相关技术中钛合金材料滚卷成形不易成弧,滚卷后坯料难以装模并实施校形的技术问题。
本申请提供一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,包括:将平板坯料粗滚卷成形,形成第一中间坯料;形成第一中间坯料后,采用圆弧弯曲模具将第一中间坯料进行预弯,形成第二弧形坯料;形成第二弧形坯料后,将第二弧形坯料套在模胎上,采用至少两根包带锁紧于第二弧形坯料外侧,使第二弧形坯料在受力状态下与模胎贴合;再将第二弧形坯料与模胎进行高温蠕变热校形。
可选地,圆弧弯曲模具包括上模和下模,上模的冲压面的横向截面呈圆弧状设置,下模设有槽口。
可选地,槽口包括压下深度调整区域。
可选地,下模的槽口的横向截面呈V形设置。
可选地,平板坯料设有多根分段压制线,分段压制线沿滚卷成形后第一中间坯料的轴向布置,分段压制线配合圆弧弯曲模具将第一中间坯料进行预弯。
可选地,平板坯料的所有分段压制线沿排布方向依次划分成多个划分区域,按照先两边再中间的顺序配合圆弧弯曲模具将第一中间坯料进行预弯。
可选地,相邻的两根包带间隔150mm-200mm设置。
可选地,包带包括带体和分别连接于带体两端的第一带头和第二带头,第一带头与第二带头可调整式固定,以将第二弧形坯料贴合于模胎外侧。
可选地,第一带头设有通孔,第二带头设有螺杆和螺母,螺杆穿设于通孔,螺母与螺杆螺纹连接,第二弧形坯料拉紧于模胎外侧时螺母与第一带头抵接。
可选地,将第二弧形坯料与模胎进行高温蠕变热校形,包括将第二弧形坯料与模胎一起送入真空退火炉进行高温蠕变热校形,温度650℃~750℃,保温2h,热校形后出炉,以在自由状态下蒙皮圆弧与模胎贴合。
本申请有益效果如下:本申请提供一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,先将平板坯料进行粗滚卷成形,形成的第一中间坯料还无法直接装模、与最终圆筒状态差距很大,因此再利用圆弧弯曲模具将第一中间坯料进行预弯,形成的第二弧形坯料近似最终圆筒状态,采用至少两根包带锁紧于第二弧形坯料外侧,接下来进行高温蠕变热校形;本方法可以实现各种钛合金圆弧零件的预弯曲成形,通过预弯曲得到的弧形坯料比第一中间坯料更接近最终的圆弧状态,便于坯料在受力状态下与模胎贴合,再通过热校形使坯料在自由状态达到最终的筒形精度要求;本方法在第一中间坯料经圆弧弯曲模具至第二弧形坯料的过程中,克服由于钛合金性质回弹而在第一中间坯料存在的直线段及不易成弧的不利情形,成形方法简单,便于实施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本申请提供的一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法的流程示意图;
图2为本申请涉及的钛合金筒形零件的正视图;
图3为本申请涉及的钛合金筒形零件的俯视图;
图4为零件成形前即平板坯料的示意图;
图5为本申请提供的第一中间坯料的结构示意图;
图6为本申请提供的圆弧弯曲模具的结构示意图;
图7为本申请提供的平板坯料设有分段压制线的示意图;
图8为本申请提供的检测样板的结构示意图;
图9为本申请提供的第二弧形坯料的结构示意图;
图10为本申请提供的第一中间坯料与第二弧形坯料相对模胎偏离的对比示意图;
图11为本申请提供的包带锁紧坯料贴合模胎的示意图;
图12为本申请提供的图11中A-A处的截面示意图;
图13为本申请提供的图12中包带的具体结构示意图。
附图标注:100-钛合金圆弧零件,110-平板坯料,111-分段压制线,200-第一中间坯料,210-第一直线段,220-弧线段,230-第二直线段,300-圆弧弯曲模具,310-上模,311-冲压面,320-下模,321-槽口,400-第二弧形坯料,500-检测样板,600-模胎,700-包带,710-带体,720-第一带头,730-第二带头,731-螺杆,732-螺母。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,解决了相关技术中钛合金材料滚卷成形不易成弧,滚卷后坯料难以装模并实施校形的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,包括:将平板坯料粗滚卷成形,形成第一中间坯料;形成第一中间坯料后,采用圆弧弯曲模具将第一中间坯料进行预弯,形成第二弧形坯料;形成第二弧形坯料后,将第二弧形坯料套在模胎上,采用至少两根包带锁紧于第二弧形坯料外侧,使第二弧形坯料在受力状态下与模胎贴合;将第二弧形坯料与模胎进行高温蠕变热校形。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
图2展示有钛合金圆弧零件100的截面示意,图3展示钛合金圆弧零件100的径向视角示意图。
请参照图1至图13,本实施例公开一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,包括:将平板坯料110粗滚卷成形,形成第一中间坯料200;形成第一中间坯料200后,采用圆弧弯曲模具300将第一中间坯料200进行预弯,形成第二弧形坯料400;形成第二弧形坯料400后,将第二弧形坯料400套在模胎600上,采用至少两根包带700锁紧于第二弧形坯料400外侧,使第二弧形坯料400在受力状态下与模胎600贴合;将第二弧形坯料400与模胎600进行高温蠕变热校形。
具体地,先将平板坯料110进行粗滚卷成形,形成的第一中间坯料200还无法直接装模、与最终圆筒状态差距很大,因此再利用圆弧弯曲模具300将第一中间坯料200进行预弯,形成的第二弧形坯料400近似最终圆筒状态,利用采用至少两根包带700锁紧于第二弧形坯料400外侧,使坯料在包带施力作用下与模胎贴合,接下来进行高温蠕变热校形,实现自由状态下蒙皮与模胎600贴合。
请参照图5,所形成的第一中间坯料200的横截图沿分布方向依次包括第一直线段210、弧线段220和第二直线段230,此时由于钛合金材料常温下变形抗力大、回弹大、塑性差,成形难度大,滚卷后圆弧大,在两端形成直线段,导致后续的装模、校形难度大,如图10所示。
进一步,如图10所示,将第一中间坯料200预弯呈第二弧形坯料400,第二弧形坯料400近似最终圆筒状态,便于贴合模胎600,进行后续的高温蠕变热校形。
本方法可以实现各种钛合金圆弧零件100的预弯曲成形,使弯曲后的圆弧接近最终的圆弧,便于坯料达到与模胎600贴合的状态。本方法在第一中间坯料200经圆弧弯曲模具300至第二弧形坯料400的过程中,克服由于钛合金性质回弹而在第一中间坯料200存在的直线段的不利情形,成形方法简单,便于实施。
关于将第二弧形坯料400与模胎600进行高温蠕变热校形,可选地,包括将第二弧形坯料400与模胎600一起送入真空退火炉进行高温蠕变热校形,温度650℃~750℃,保温2h,热校形后出炉,以在自由状态下蒙皮圆弧与模胎600贴合。本方法涉及的热校形模具简单。
可选地,本实施例提供一种圆弧弯曲模具300,如图6所示,圆弧弯曲模具300包括上模310和下模320,上模310的冲压面311的横向截面呈圆弧状设置,下模320设有槽口321。使用时将第一中间坯料200放置于下模320的槽口321上,上模310下冲,冲压面311与第一中间坯料200接触并将第一中间坯料200下压,将坯料进行压制弯曲。从而可以在常温下实现钛合金圆弧的局部弯曲成形,克服回弹、消除两端的直线段,使弯曲后的蒙皮接近最终的状态,具有调整简单、实施方便的优点。
可选地,槽口321设有压下深度调整区域,压下深度调整区域意味着槽口321具有较大的深度,如图6所示,具体体现在通过圆弧弯曲模具300压制第一中间坯料200时第一中间坯料200不会触及槽口321的槽底。通过压下深度调整区域便于调整上模310压下深度,进而控制变形的程度,克服钛合金成形的回弹。通过压下深度调整区域,能适应不同圆弧大小的钛合金材料的弯曲,适用范围广。
可选地,在设有压下深度调整区域的情形中,如图6所示,下模320的槽口321的横向截面可呈V形设置,也可以呈U形等其它形状设置。
需要说明的是,上模310的冲压面311的圆弧半径小于最终圆筒状态的半径,具体为远小于,例如在最终圆筒状态的半径为175mm时上模310的冲压面311的圆弧半径15mm,以顺利对第一中间坯料200进行压制弯曲。
上模310、下模320的圆弧弯曲模具300可安装在通用折弯设备或通用液压机上使用,上模310与下模320中心对齐。
可选地,上模310的冲压面311的圆弧半径设为10至60mm范围,例如15mm,所成形的零件表观质量好,不产生明显的棱角。
可选地,如图7结合图4所示,平板坯料110设有多根分段压制线111,分段压制线111沿滚卷成形后第一中间坯料200的轴向布置,分段压制线111配合圆弧弯曲模具300将第一中间坯料200进行分段预弯,有利于从第一中间坯料200压制至第二弧形坯料400的操作。
可选地,平板坯料110的所有分段压制线111沿排布方向依次划分成多个划分区域,按照先两边再中间的顺序配合圆弧弯曲模具300将第一中间坯料200进行预弯。
此处举例说明,如图7所示,将平板坯料110刻划有1至21、a至u共42根分段压制线111,成形时将圆弧弯曲模具300的上模310、下模320分开,将第一中间坯料200从两端往中间及压制弯曲。现将图7所示的左边线1至15依次对齐下模320的宽度中心,上模310下行至槽口321内一定深度进行压制成形;再按照图7中右边线a至o依次对齐下模320的宽度中心,进行压制;再进行图7左边线16至18;再进行图7右边线p、q、r;再进行图7左边线19至21;再进行图7右边线s、t、u。通过本顺序进行压制弯曲,避免沿图7从左至右压制时存在工装干涉的不利情形,有利于顺利加工。
可选地,图8提供了一种检测样板500,检测样板500设有下弧度,在刚开始成形时,用检测样板500检查压制后的实际圆弧大小,据此对上模310下行的压制深度进行调整,使压下深度与实际圆弧尺寸匹配;调整好后,再进行后续位置的压制弯曲成形;经过压制,将第一中间坯料200达到第二弧形坯料400的状态,显著区别见于图10。
关于上述采用至少两根包带700锁紧于第二弧形坯料400外侧,一般而言当采用多根包带700时,如图11所示,可控制相邻两包带700间距相等,如相邻的两根包带700间隔150mm-200mm设置。依据设定的包带700间距,结合图4所示的平板坯料110的宽度,也可以说是筒形的轴向长度,来确定所需采用的包带700的数量。一般而言包带700数量控制在两根以上,需在筒形轴向的两端分别用一包带700锁紧。
如图12和图13所示,包带700包括带体710和分别连接于带体710两端的第一带头720和第二带头730,第一带头720与第二带头730可调整式固定,以将第二弧形坯料400贴合于模胎600外侧。其中,第一带头720与第二带头730可调整式固定,意味着可适用于不同半径的钛合金筒形蒙皮的预弯及校形,应用广,便于工厂应用。
上述第一带头720与第二带头730可调整式固定,可具体限定为通过螺纹连接调整松紧程度,使第二弧形坯料与模胎达到理想的贴合效果。进而在后续高温蠕变热校形后,达到自由状态下蒙皮圆弧与模胎600贴合的效果。
本实施例提供一种具体的可调整式固定的方案,请参照图13,第一带头720设有通孔,第二带头730设有螺杆731和螺母732,螺杆731穿设于通孔,螺母732与螺杆731螺纹连接,第二弧形坯料400拉紧于模胎600外侧时螺母732与第一带头720抵接。螺母732沿螺杆731旋紧,使得螺母732与第一带头720抵接、第一带头720与第二弧形坯料400紧密接触、第二带头730与第二弧形坯料400紧密接触、带体710与第二弧形坯料400紧密接触,在包带700的拉力作用下坯料与模胎600整体贴合。进而在后续高温蠕变热校形后,达到自由状态下蒙皮圆弧与模胎600贴合的效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,包括:
将平板坯料粗滚卷成形,形成第一中间坯料;
所述形成第一中间坯料后,采用圆弧弯曲模具将所述第一中间坯料进行预弯,形成第二弧形坯料;
所述形成第二弧形坯料后,将所述第二弧形坯料套在模胎上,采用至少两根包带锁紧于所述第二弧形坯料外侧,使所述第二弧形坯料在受力状态下与所述模胎贴合;
再将所述第二弧形坯料与所述模胎进行高温蠕变热校形;
其中,所述平板坯料设有多根分段压制线,所述分段压制线沿滚卷成形后所述第一中间坯料的轴向布置,所述分段压制线配合所述圆弧弯曲模具将所述第一中间坯料进行预弯;
所述平板坯料的所有所述分段压制线沿排布方向依次划分成多个划分区域,按照先两边再中间的顺序配合所述圆弧弯曲模具将所述第一中间坯料进行预弯。
2.如权利要求1所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,所述圆弧弯曲模具包括上模和下模,所述上模的冲压面的横向截面呈圆弧状设置,所述下模设有槽口。
3.如权利要求2所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,所述槽口包括压下深度调整区域。
4.如权利要求3所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,所述下模的所述槽口的横向截面呈V形设置。
5.如权利要求1所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,相邻的两根所述包带间隔150mm-200mm设置。
6.如权利要求1所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,所述包带包括带体和分别连接于所述带体两端的第一带头和第二带头,所述第一带头与所述第二带头可调整式固定,以将所述第二弧形坯料贴合于模胎外侧。
7.如权利要求6所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,所述第一带头设有通孔,所述第二带头设有螺杆和螺母,所述螺杆穿设于所述通孔,所述螺母与所述螺杆螺纹连接,所述第二弧形坯料拉紧于模胎外侧时所述螺母与所述第一带头抵接。
8.如权利要求1所述的钛合金筒形蒙皮圆弧预弯及校形方法,其特征在于,所述将所述第二弧形坯料与所述模胎进行高温蠕变热校形,包括将所述第二弧形坯料与模胎一起送入真空退火炉进行高温蠕变热校形,温度650℃~750℃,保温2h,热校形后出炉,以在自由状态下蒙皮圆弧与模胎贴合。
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