CN114406077B - 一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋压成形技术领域，涉及一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，其具体步骤如下：先选取符合加工要求的毛坯料，然后结合旋压减薄率和道次比，在坯料内壁划刻出不同间距的螺旋状凹痕，将旋压直筒件的直线度偏差控制在0.2mm以内，圆度偏差控制在0.03mm以内，后续机加效率提升50％以上；旋压成形工件的硬度值下降15％左右，能够在实现高质量旋压的同时，降低旋压成形工件内部的残余应力，提升使用性能。

Description

一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法

技术领域

本发明属于旋压成形技术领域，涉及一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法。

背景技术

旋压是综合了挤压、拉伸、弯曲、环轧和滚压等多种不同工艺优点的先进加工工艺，其广泛应用于空心回转体的成形制造过程中。强力旋压过程中，金属材料的变形和减薄过程同时进行；在重要零件的制造过程中，采用旋压成形可提高结构部件的整体性，减少焊缝，降低焊接应力的影响。同时，强力旋压可使产品拥有较高的尺寸精度和表面光洁度，降低后续表面加工难度。

在直筒件旋压成形技术中，直筒的圆度和直线度是两个关键质量指标，是制约高质量产品制造的重要因素。除旋压过程中涉及到的工艺参数外，影响直筒件形状精度的重要因素就是变形过程中产生的残余应力大小以及分布。在旋压加工前，工件内的残余应力处于自平衡状态。随着加工过程的进行，工件逐渐受到外力的作用而发生变形，这使得工件内部逐渐产生新的残余应力，原有的自平衡状态被破坏，工件只有通过变形来达到新的平衡状态。同时，加工过程中会有各种不同因素会影响原有残余应力的释放路径和释放顺序，造成工件的不同刚度特点发生变化，导致零件发生不同程度的变形。而在加工结束后，零件的变形过程仍在继续，必然会影响工件的精度稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，在保证生产效率的同时又降低并均匀化旋压过程中残余应力的分布。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、选取直筒件毛坯料；

步骤2、设定强力旋压减薄率≥50％，并依据毛坯厚度设定旋压道次；

步骤3、依据所述旋压道次和强力旋压减薄率，通过车床在直筒件内壁划刻凹痕；

步骤4、将步骤三处理后的直筒件毛坯料进行旋压变形。

进一步，所述步骤3中的凹痕包括沿平行于直筒件轴向方向设置的第一凹痕或沿直筒件周向设置的第二凹痕。

进一步，所述步骤3中的凹痕为螺旋状凹痕。

进一步，所述螺旋状凹痕的深度≤2mm，相邻线条的间距在50～150mm之间。

进一步，所述步骤1中直筒件的材料为纯钛或钛合金。

进一步，所述直筒件的材料为纯钛时，毛坯料晶粒度≥6级，硬度HB≤130，圆度偏差≤0.5mm，直线度偏差≤0.5mm；壁厚≤60mm，外径≤3500mm，高度≥1000mm。

进一步，所述直筒件的材料为钛合金时，钛合金直筒件为退火状态，其两相组织均匀、晶粒大小一致。

进一步，所述步骤4旋压变形后的直筒件，其直线度偏差控制在0.2mm以内，圆度偏差控制在0.03mm以内。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：通过在毛坯材料内表面引入凹痕，有利于变形过程中应力的均匀释放和重新分布；同时，结合合理的旋压变形参数，解决了旋压变形过程中应力流动不均匀的问题，减小了直筒件旋压成形的圆度和直线度偏差，提升了尺寸精度，同时降低成品中的残余应力值，实现高质量旋压，提高了加工精度和生产效率。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的方法的例子。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、选取符合要求的筒形件毛坯料；

步骤2、设定强力旋压减薄率≥50％，依据毛坯厚度设定合适的变形道次，注意其中第一道次的变形量需结合工件整体实际减薄量而定，以避免直筒件内壁在后续的变形过程中出现裂纹；

步骤3、依据步骤二提出的旋压道次比和减薄率，在直筒件内壁在车床上划刻出螺旋状凹痕，凹痕深度1mm，相邻线条的间距为50mm；

步骤4、对经步骤三处理后的直筒毛坯料进行旋压变形；

步骤5、对步骤四旋压成形的直筒件进行检验验收。

作为本发明可选或优选的一种实施方式，所述直筒件的材料为纯钛。

作为本发明可选或优选的一种实施方式，所述直筒件的材料为纯钛时，需要毛坯料晶粒度≥6级；硬度HB≤130；圆度偏差≤0.5mm；直线度偏差≤0.5mm；壁厚≤60mm；外径≤3500mm；高度≥1000mm。

其中，所述步骤三中所划刻凹痕的间距与旋压道次比有关，旋压道次比增多，则凹痕宽度减小。

实施例2

本实施例提供了一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、选取符合要求的筒形件毛坯料；

步骤2、设定强力旋压减薄率≥50％，依据毛坯厚度设定合适的变形道次，注意其中第一道次的变形量需结合工件整体实际减薄量而定，以避免直筒件内壁在后续的变形过程中出现裂纹；

步骤3、依据步骤二提出的旋压道次比和减薄率，在直筒件内壁在车床上划刻出螺旋状凹痕，凹痕深度2mm，相邻线条的间距为100mm；

步骤4、对经步骤三处理后的直筒毛坯料进行旋压变形；

步骤5、对步骤四旋压成形的直筒件进行检验验收。

作为本发明可选或优选的一种实施方式，所述直筒件的材料为钛合金。

作为本发明可选或优选的一种实施方式，所述直筒件的材料为钛合金时，材料须为退火状态，两相组织均匀，晶粒大小一致；硬度HB≤130；圆度偏差≤0.5mm；直线度偏差≤0.5mm；壁厚≤55mm；外径≤3500mm；高度≥1200mm。

其中，所述步骤三中所划刻凹痕的间距与旋压道次比有关，旋压道次比增多，则凹痕宽度减小。

实施例3

本实施例提供了一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，具体包括以下步骤：

步骤1、选取符合要求的筒形件毛坯料；

步骤2、设定强力旋压减薄率≥50％，依据毛坯厚度设定合适的变形道次，注意其中第一道次的变形量需结合工件整体实际减薄量而定，以避免直筒件内壁在后续的变形过程中出现裂纹；

步骤3、依据步骤二提出的旋压道次比和减薄率，在直筒件内壁在车床上划刻出螺旋状凹痕，凹痕深度1.5mm，相邻线条的间距为150mm；

步骤4、对经步骤三处理后的直筒毛坯料进行旋压变形；

步骤5、对步骤四旋压成形的直筒件进行检验验收。

作为本发明可选或优选的一种实施方式，所述直筒件的材料为纯钛。

作为本发明可选或优选的一种实施方式，所述直筒件的材料为纯钛时，需要毛坯料晶粒度≥6级；硬度HB≤130；圆度偏差≤0.5mm；直线度偏差≤0.5mm；壁厚≤60mm；外径≤3500mm；高度≥1500mm。

其中，所述步骤三中所划刻凹痕的间距与旋压道次比有关，旋压道次比增多，则凹痕宽度减小。

采用本实施例提供的方法对钛筒在旋压过程中的变形残余应力进行消除后，采用里氏硬度计和残余应力测试仪对未开槽旋压钛筒和开槽旋压钛筒进行硬度和残余应力检测，具体情况如表1所示。

表1旋压钛筒硬度和残余应力值

由表1可知，开槽旋压钛筒的残余应力明显小于未开槽旋压钛筒的残余应力。而材料的硬度越高，其内部的残余应力越大，通过残余应力测试仪则可以直接反应工件内部的应力情况，两种方法相互佐证，可更加准确地对比不同方法处理后的旋压钛筒的残余应力情况。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (2)

1.一种用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、选取直筒件毛坯料，所述直筒件的材料为纯钛或钛合金；所述直筒件的材料为纯钛时，毛坯料晶粒度≥6级，硬度HB≤130，圆度偏差≤0.5mm，直线度偏差≤0.5mm；壁厚≤60mm，外径≤3500mm，高度≥1000mm；

步骤2、设定强力旋压减薄率≥50％，并依据毛坯厚度设定旋压道次；

步骤3、依据所述旋压道次和强力旋压减薄率，通过车床在直筒件内壁划刻凹痕，所述凹痕为螺旋状凹痕，所述螺旋状凹痕的深度≤2mm，相邻线条的间距在50～150mm之间；所述步骤3中的凹痕包括沿平行于直筒件轴向方向设置的第一凹痕或沿直筒件周向设置的第二凹痕；

步骤4、将步骤三处理后的直筒件毛坯料进行旋压变形，旋压变形后的直筒件，其直线度偏差控制在0.2mm以内，圆度偏差控制在0.03mm以内。

2.根据权利要求1所述的用于降低强力旋压过程中直筒件变形残余应力的方法，其特征在于，所述直筒件的材料为钛合金时，钛合金直筒件为退火状态，其两相组织均匀、晶粒大小一致。