一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法

2023-10-18 07:29:34

一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、衝孔、擴孔、軋制步驟，其中：在衝孔步驟與擴孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環坯，使環坯外表面形成凹槽的步驟。本發明的有益效果：本發明所述方法生產的異形環件變形小、生產周期短、生產成本低，同時提高了產品合格率。
【專利說明】一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及薄壁異形環件鍛造方法，尤其涉及一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法。

【背景技術】
[0002]TA12A合金是一種近α型熱強鈦合金，用於航空發動機壓氣機盤、鼓筒和葉片等零件。ΤΑ12Α合金薄壁異形環件是航空發動機上常用的一種零件類型，如航空發動機上的加力筒體殼體，傳統的ΤΑ12Α合金薄壁環件生產方法是使用板材捲曲焊接得到環件，此種生產方法存在以下缺點:1、板材經焊接後，焊接接縫處材料組織惡化，性能下降嚴重。2、焊接後存在焊接應力，後續加工和使用過程中會產生較大變形，導致產品報廢。3、生產周期長，生產成本高，產品合格率低。


【發明內容】

[0003]本發明的目的在於提供一種一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，解決現有工藝技術中異形環件變形大、生產周期長、生產成本高、產品合格率低等問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現:
一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、衝孔、擴孔、軋制步驟，其中:在衝孔步驟與擴孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環坯，使環坯外表面形成凹槽的步驟，具體步驟如下:
步驟一，棒材加熱
將鋸切好的鈦合金棒材加熱至相變點以下30°C並保溫，保溫時間為:棒材的厚度 X6min/10mm ；
步驟二，鐓粗、衝孔
將加熱並保溫好的鈦合金棒材進行鐓粗、衝孔，獲得矩形環坯A ；
步驟三，墊塊擠壓
將矩形環坯A套在馬槓上，將馬槓穩固於馬架上，在環坯A外圓周面放置墊塊，壓機帶動上砧對墊塊施加壓力F1，同時用機械手轉動矩形環坯A，在使矩形環坯A擴大的同時，在所述矩形環坯A的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環坯B ;
步驟四，脹孔
將衝頭放入異形環坯B上端，壓機帶動上砧對衝頭施加壓力F2，使得衝頭壓入異形環坯B內，獲得異形環坯C ;
步驟五，軋制
將異形環坯C放在環軋機上，環軋機的主輥模具的轉速為0.1?0.3rad/s,芯輥模具以一定的進給速度和壓力F3對異形環坯C進行環軋，最終獲得鍛件。
[0005]所述步驟三中上砧對墊塊施加壓力Fl為3000T?4000T。
[0006]所述步驟四中上砧對衝頭施加壓力F2為3500T?4500T。
[0007]所述步驟五中壓力F3為650T。
[0008]所述步驟五中芯輥模具的進給速度分為三個階段:
軋制咬入階段，芯棍進給速度由Omm/s增加到0.2mm/s ；
穩定軋制階段，芯棍進給速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s ；
校圓、整形階段，芯棍進給速度由0.4mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
[0009]所述鈦合金牌號為TA12A。
[0010]所述鍛造成形的異形環件，其內徑尺寸範圍為Φ800πιπι?Φ3000πιπι，壁厚為40mm ?120mm,高度為 200mm ?1000mm。
[0011]本發明的有益效果:採用本發明一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法生產的TA12A合金薄壁環件，環件本身是完整的圓環，不需進行焊接，從而解決板材捲曲焊接的組織惡化、性能降低的問題；本發明生產的TA12A合金薄壁環件，消除了焊接帶來的應力，減少後續加工和使用中的變形；本發明採用整體異形軋制生產的TA12A合金薄壁環件，使環件內部組織均勻；本發明採取制環坯、軋制一體化成形，縮短了生產周期，降低了生產成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為環坯A馬槓上擠壓安裝圖；
圖2為環坯A馬槓上擠壓後的效果示意圖；
圖3為環坯B擴孔安裝圖；
圖4為環還B擴孔後的效果不意圖；
圖5為環坯C軋制安裝圖；
圖6為環坯C軋制後的效果示意圖；
圖中，I一環坯A，2—馬槓，3—馬架，4一墊塊，5—上砧，6—環坯B，7—衝頭，8—環坯C，9一芯棍模具，10—主棍模具，11 一鍛件。

【具體實施方式】
[0013]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的附圖和實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0014]實施本發明所述的一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、軋環機、機械手及其他工裝模具等設備。
[0015]如附圖1-6所示，一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、衝孔、擴孔、軋制步驟，其特徵在於:在衝孔步驟與擴孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環坯，使環坯外表面形成凹槽的步驟，具體步驟如下:
步驟一，棒材加熱
將鋸切好的鈦合金棒材加熱至相變點以下30°C並保溫，保溫時間為:棒材的厚度 X6min/10mm ；
步驟二，鐓粗、衝孔
將加熱並保溫好的鈦合金棒材進行鐓粗、衝孔，獲得矩形環坯Al ； 步驟三，墊塊擠壓
將矩形環坯Al套在馬槓2上，將馬槓2穩固於馬架3上，在環坯Al的外圓周面放置墊塊4，壓機帶動上砧5對墊塊4施加壓力Fl，同時用機械手轉動矩形環坯Al，在使矩形環坯Al擴大的同時，在所述矩形環坯Al的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環坯B6 ；
步驟四，脹孔
將衝頭7放入異形環坯B6上端，壓機帶動上砧5對衝頭7施加壓力F2，使得衝頭7壓入異形環坯B6內，獲得異形環坯CS ；
步驟五，軋制
將異形環坯CS放在環軋機上，環軋機的主輥模具10的轉速為0.1?0.3rad/s,芯輥模具9以一定的進給速度和壓力F3對異形環坯CS進行環軋，最終獲得鍛件11。
[0016]所述步驟三中上砧5對墊塊4施加壓力Fl為3000T?4000T。
[0017]所述步驟四中上砧5對衝頭7施加壓力F2為3500T?4500T。
[0018]所述步驟五中壓力F3為650T。
[0019]所述步驟五中芯輥模具9的進給速度分為三個階段:
軋制咬入階段，芯棍進給速度由Omm/s增加到0.2mm/s ；
穩定軋制階段，芯棍進給速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s ；
校圓、整形階段，芯棍進給速度由0.4mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
[0020]所述鈦合金牌號為TA12A。
[0021]所述鍛造成形的異形環件，其內徑尺寸範圍為Φ800πιπι?Φ3000πιπι，壁厚為40mm ?120mm,高度為 200mm ?1000mm。
[0022]步驟五整個軋制過程的溫度彡850°C。
[0023]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的範圍。
【權利要求】
1.一種鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、衝孔、擴孔、軋制步驟，其特徵在於:在衝孔步驟與擴孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環坯，使環坯外表面形成凹槽的步驟，具體步驟如下: 步驟一，棒材加熱 將鋸切好的鈦合金棒材加熱至相變點以下30°c並保溫，保溫時間為:棒材的厚度 X6min/10mm ； 步驟二，鐓粗、衝孔 將加熱並保溫好的鈦合金棒材進行鐓粗、衝孔，獲得矩形環坯A (I)； 步驟三，墊塊擠壓 將矩形環坯A (I)套在馬槓(2)上，將馬槓(2)穩固於馬架(3)上，在環坯A (I)外圓周面放置墊塊(4)，壓機帶動上砧(5)對墊塊(4)施加壓力F1，同時用機械手轉動矩形環坯A (1)，在使矩形環坯A (I)擴大的同時，在所述矩形環坯A (I)的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環坯B (6)； 步驟四，擴孔 將衝頭(7)放入異形環坯B (6)上端，壓機帶動上砧(5)對衝頭(7)施加壓力F2，使得衝頭(7)壓入異形環坯B (6)內，獲得異形環坯C (8)； 步驟五，軋制 將異形環坯C (8)放在環軋機上，環軋機的主輥模具(10)的轉速為0.1?0.3rad/s,芯輥模具(9 )以一定的進給速度和壓力F3對異形環坯C (8 )進行環軋，最終獲得鍛件(11)。
2.如權利要求1所述的鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，其特徵在於:所述步驟三中上砧(5)對墊塊(4)施加壓力Fl為3000T?4000T。
3.如權利要求1所述的鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，其特徵在於:所述步驟四中上砧(5)對衝頭(7)施加壓力F2為3500T?4500T。
4.如權利要求1所述的鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，其特徵在於:所述步驟五中壓力F3為650T。
5.如權利要求1所述的鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，其特徵在於:所述步驟五中芯輥模具(9)的進給速度分為三個階段: 軋制咬入階段，芯棍進給速度由Omm/s增加到0.2mm/s ； 穩定軋制階段，芯棍進給速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s ； 校圓、整形階段，芯棍進給速度由0.4mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
6.如權利要求1?5所述的鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，其特徵在於:所述鈦合金牌號為TA12A。
7.如權利要求1?5所述的鈦合金薄壁異形環件鍛造成形方法，其特徵在於，所述鍛造成形的異形環件，其內徑尺寸範圍為Φ800ι?πι?Φ3000ι?πι,壁厚為40mm?120mm,高度為200mm ?100mm0
【文檔編號】B23P15/00GK104191167SQ201410378239
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優先權日:2014年8月4日
【發明者】張華 , 羅鴻飛, 吳永安, 任永海, 孫傳華, 宋捷, 楊家典, 張勝利, 楊祖建 申請人:貴州航宇科技發展股份有限公司