鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置，包括旋壓模具1、旋輪裝置4、齒盤裝置7及旋壓機(jī)床，旋壓模具1主要用于裝卡圓筒形旋壓零件10，并在旋壓加工中限制材料流動(dòng)的作用。齒盤裝置7是在旋壓加工中固定圓筒零件，防止圓筒形旋壓零件10與旋壓模具1發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。旋輪裝置4是在旋壓加工中對(duì)圓筒形旋壓零件10施加旋壓力，使鈦合金旋壓毛坯發(fā)生塑性變形，以使達(dá)到所需要形狀和尺寸的裝置。圓筒形旋壓零件10的制備，旋壓前，將旋壓模具1和圓筒形旋壓零件10加熱至一定的溫度，完成裝模過程，之后進(jìn)行旋壓操作，待旋壓模具1和圓筒形旋壓零件10冷卻后，實(shí)施拆卸，最終獲得高精度、高質(zhì)量的圓筒形旋壓零件10。
【專利說明】鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圓筒形零件旋壓的裝置與方法，特別涉及大型鈦合金圓筒形零件的旋壓裝置與加工工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能，在冶金、海水淡化、化工設(shè)備方面有著非常廣泛的應(yīng)用，如濕法冶金中的陰極輥筒，海水淡化用的蒸發(fā)器，化工設(shè)備中用的反應(yīng)容器、換熱器等。這些產(chǎn)品大都對(duì)零件的耐腐蝕有較高要求，多采用耐腐蝕性較強(qiáng)的鈦合金進(jìn)行制造，形狀以圓筒形為主。鈦合金圓筒的傳統(tǒng)加工方法多為板料卷焊技術(shù)，采用卷焊技術(shù)雖然能夠完成此類圓筒的成形，但是存在較多不足。首先，焊縫區(qū)域的化學(xué)成分與本體會(huì)存在一定的差異，雜質(zhì)元素相對(duì)較多，這會(huì)降低焊接區(qū)域的耐腐蝕性；其次，焊縫區(qū)域由于熱變形的不均勻，會(huì)存在一定的殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力的存在容易引起應(yīng)力腐蝕，進(jìn)一步降低鈦合金圓筒的耐腐蝕性；再次，焊接圓筒的尺寸精度較差，特別是圓度和直徑尺寸難以控制，會(huì)對(duì)鈦合金圓筒的后續(xù)加工產(chǎn)生一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置，以解決鈦合金類圓筒形零件的無縫成形，同時(shí)能夠提高材料晶粒度，滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于鈦合金圓筒高質(zhì)量、高精度的要求。
[0004]為解決存在的技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置，包括旋壓模具1、旋輪裝置4、齒盤裝置7及旋壓機(jī)床，
[0005]所述旋壓模具I由機(jī)床連接部件2和圓筒形毛坯安裝配合部件3組成，機(jī)床連接部件2與旋壓機(jī)床主軸連接，將旋壓模具I安裝于旋壓機(jī)床上，旋壓模具I在旋壓加工中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；圓筒形毛坯安裝配合部件3用于安裝圓筒形旋壓零件10 ；
[0006]所述旋輪裝置4由旋輪5和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6組成，旋輪5安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6安裝在旋壓機(jī)床的滑座上，并由旋壓機(jī)床帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
[0007]所述齒盤裝置7由齒釘8和齒盤體9組成，安裝于旋壓模具I靠近旋壓機(jī)床主軸一側(cè)，齒釘8安裝在齒盤體9內(nèi)側(cè)，用于在旋壓時(shí)固定卡緊圓筒形旋壓零件10，防止圓筒形旋壓零件10與旋壓模具I的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0008]所述旋壓模具I安裝上加熱好的圓筒形旋壓零件10，并使圓筒形旋壓零件10與齒盤裝置7貼合，旋壓時(shí)，旋壓機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋壓模具I旋轉(zhuǎn)，旋壓模具I帶動(dòng)齒盤裝置7和圓筒形旋壓零件10旋轉(zhuǎn)，旋輪裝置4由旋壓機(jī)床帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)旋輪5接觸圓筒形旋壓零件10時(shí)，便會(huì)在摩擦力的作用下被帶動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)軸向旋壓力會(huì)使圓筒形旋壓零件10與齒盤裝置7緊密貼合，在旋壓中不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]旋壓模具I主要用于裝卡圓筒形旋壓零件10的毛坯，并在旋壓加工中限制材料流動(dòng)的作用，旋壓模具I最好采用熱做模具鋼制造，其線脹系數(shù)約為鈦合金材料的2倍左右。旋壓模具I主要由兩部分組成，分別是與旋壓機(jī)床連接部件2的部分和與圓筒形毛坯安裝配合部件3的部分，與旋壓機(jī)床連接部件2的部分用于將模具I安裝于旋壓機(jī)床，與圓筒形毛坯安裝配合部件3的部分與旋輪5共同作用于圓筒形旋壓零件10的毛坯，使其發(fā)生塑性變形。
[0010]齒盤裝置7是在旋壓加工中固定圓筒形旋壓零件10，防止其與旋壓模具I發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，齒盤裝置7主要由齒盤體9和齒釘8組成，旋壓前，將齒盤裝置7安裝于旋壓模具I靠近旋壓機(jī)床主軸一側(cè)，并通過螺釘將齒盤裝置7與旋壓模具I進(jìn)行連接，旋壓時(shí)齒釘8會(huì)深深嵌入圓筒形旋壓零件10的毛坯內(nèi)部，將圓筒形旋壓零件10的毛坯卡緊，防止毛坯與旋壓模具I的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]旋輪裝置4是在旋壓加工中對(duì)圓筒形旋壓零件10毛坯施加旋壓力，使圓筒形旋壓零件10的毛坯發(fā)生塑性變形，以使達(dá)到所需要形狀和尺寸的裝置，旋輪裝置4主要由旋輪5和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6組成，旋輪裝置4安裝于旋壓機(jī)床的滑座上，旋壓機(jī)床滑座帶動(dòng)旋輪裝置I運(yùn)動(dòng)，并通過旋輪5碾壓隨旋壓模具I 一同旋轉(zhuǎn)的旋壓圓筒形旋壓零件10的毛坯，使毛坯發(fā)生逐點(diǎn)變形。
[0012]鈦合金圓筒形零件旋壓的方法，其步驟為:
[0013]步驟一，制備圓筒形旋壓零件10的毛坯，車削加工圓筒形旋壓零件10的毛坯，達(dá)到旋壓要求；
[0014]步驟二，將旋壓模具I加熱至300°C以上，并采用加熱爐將圓筒形旋壓零件10的毛坯加熱至旋壓模具I溫度的2倍左右，保溫2小時(shí)以上，圓筒形旋壓零件10的毛坯的內(nèi)徑尺寸應(yīng)略大于旋壓模具I的外徑尺寸，完成旋壓裝模工作；
[0015]步驟三，安裝圓筒形旋壓零件10的毛坯，在熱態(tài)下將圓筒形旋壓零件10的毛坯安裝于旋壓模具I上；
[0016]步驟四，旋壓加工，采用旋壓機(jī)床對(duì)圓筒形旋壓零件10的毛坯進(jìn)行旋壓加工，旋壓加工各道次減薄率應(yīng)在20%以上，總減薄率在70%以上；
[0017]步驟五，拆卸圓筒形旋壓零件10，待旋壓模具I和圓筒形旋壓零件10冷卻至常溫后，將圓筒形旋壓零件10拆卸下。
[0018]本發(fā)明與其他裝置、方法相比有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、旋壓模具采用空心結(jié)構(gòu)，減輕了模具重量，減小了由于模具自重過大對(duì)旋壓機(jī)主軸精度的影響，適用于立式和臥式旋壓設(shè)備，非常適合于大型鈦合金圓筒形零件的加工。
[0020]2、齒盤與模具的連接可靠穩(wěn)定，齒盤可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的卡緊操作，不需要附加裝置或方法，旋壓加工過程簡單，特別適合于大型零件的旋壓加工。
[0021]3、產(chǎn)品組織和性能得以提高，旋壓加工中，材料發(fā)生塑性變形，晶粒細(xì)化并形成纖維狀組織，并且隨著減薄率的增加晶粒細(xì)化程度和纖維組織會(huì)得以提高，產(chǎn)品的晶粒度較旋壓毛坯可以提高4級(jí)以上，同時(shí)纖維組織的形成能夠有效提高產(chǎn)品的強(qiáng)隊(duì)水平。
[0022]4、適用性廣，本發(fā)明裝置和方法非常適于冶金、化工、電力、航天等許多【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0023]圖1:旋壓模具示意圖；
[0024]圖2:旋輪裝置示意圖；[0025]圖3:齒盤裝置圖示意圖；
[0026]圖4:旋壓原理圖。
[0027]圖5:拆卸過程示意圖。
[0028]圖中，I為旋壓模具，2為機(jī)床連接部件，3為圓筒形毛坯安裝配合部件，4為旋輪裝置，5為旋輪，6為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，7為齒盤裝置，8為齒釘，9為齒盤體，10為圓筒形旋壓零件。
【具體實(shí)施方式】:
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0030]本發(fā)明實(shí)施實(shí)例:鈦合金圓筒形旋壓零件10的毛坯內(nèi)徑尺寸1500?2500mm，毛坯壁厚尺寸45皿1，有效長度700mm。
[0031]如附圖1-4所示，將加熱好的鈦合金圓筒形旋壓零件10安裝于旋壓模具1，并且使圓筒形旋壓零件10與齒盤裝置7貼合。
[0032]旋壓模具I與旋壓機(jī)床主軸直接連接，旋壓模具I在旋壓加工中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是旋壓加工中的主運(yùn)動(dòng)，旋輪裝置4與旋壓機(jī)床的滑座相連，在旋壓加工中作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。旋壓時(shí)，旋壓機(jī)床的主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)旋壓模具I旋轉(zhuǎn)，旋壓模具I帶動(dòng)齒盤裝置7和圓筒形旋壓零件10旋轉(zhuǎn)。
[0033]旋輪裝置4由旋壓機(jī)床帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，當(dāng)旋輪5接觸圓筒形旋壓零件10時(shí)，便會(huì)在摩擦力的作用下被帶動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)軸向旋壓力會(huì)使圓筒形旋壓零件10與齒盤裝置7緊密貼合，在旋壓中不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋輪5與旋壓模具I之間的間隙小于圓筒形旋壓零件10的壁厚，圓筒形旋壓零件10會(huì)受到旋輪5和旋壓模具I的擠壓而發(fā)生逐點(diǎn)變形，材料變形區(qū)域受到三向壓應(yīng)力的作用，變形過程穩(wěn)定，同時(shí)由于鈦合金圓筒形旋壓零件10變形過程受到旋壓模具I的限制，變形主要發(fā)生在軸向和徑向，這就導(dǎo)致鈦合金圓筒形旋壓零件10壁厚的減薄和長度的增加，鈦合金圓筒形旋壓零件10的最終壁厚可以通過調(diào)整旋輪5與旋壓模具I之間的間隙來進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到圓筒形旋壓零件10所需要的最終尺寸。
[0034]完成旋壓后，需要對(duì)旋壓完成的鈦合金圓筒形旋壓零件10進(jìn)行拆卸，拆卸過程如附圖5所示。待旋壓模具I與鈦合金圓筒形旋壓零件10冷卻至常溫后，旋壓模具I與鈦合金圓筒形旋壓零件10將存在一定間隙，將齒盤裝置7與旋壓模具I之間的連接去除，用旋輪5的反面帶動(dòng)齒盤裝置7可將鈦合金圓筒形旋壓零件10卸下。
[0035]本發(fā)明的主要工藝過程包括以下步驟:
[0036]步驟一:制備圓筒形旋壓零件10的毛坯:車削加工圓筒形旋壓零件10的毛坯，達(dá)到旋壓要求，圓筒形旋壓零件10的毛坯內(nèi)徑要求比旋壓模具I直徑大2mm。
[0037]步驟二:將旋壓模具I加熱至300°C以上，并采用加熱爐將圓筒形旋壓零件10的毛坯加熱至旋壓模具I的溫度的2倍左右，保溫2小時(shí)以上，此時(shí)圓筒形旋壓零件10的毛坯的內(nèi)徑尺寸將略大于旋壓模具I的外徑尺寸，可以完成旋壓裝模工作。
[0038]步驟三:安裝圓筒形旋壓零件10的毛坯，在熱態(tài)下將圓筒形旋壓零件10的毛坯安裝于旋壓模具I上，此時(shí)圓筒形旋壓零件10的毛坯的內(nèi)徑尺寸略大于旋壓模具I的外徑尺寸，必須快速完成圓筒形旋壓零件10的毛坯的裝模過程，否則由于零件降溫、直徑收縮，將無法完成裝模。[0039]步驟四:旋壓加工，采用旋壓機(jī)床對(duì)圓筒形旋壓零件10的毛坯進(jìn)行旋壓加工，旋壓過程中由于旋壓模具1、圓筒形旋壓零件10的毛坯的不斷散熱，旋壓溫度會(huì)越來越低，所以旋壓加工各道次減薄率要大，一般都在20 %以上，總減薄率在70 %以上，可以保證加工完成后，鈦合金圓筒形旋壓零件10的晶粒度提高4級(jí)以上。
[0040]步驟五:拆卸鈦合金圓筒形旋壓零件10，待旋壓模具I和鈦合金圓筒形旋壓零件10冷卻至常溫后，由于旋壓模具I直徑收縮量大，鈦合金圓筒形旋壓零件10收縮量小，所以旋壓模具I和鈦合金圓筒形旋壓零件10之間會(huì)有一定間隙，此時(shí)可以將筒形旋壓零件10順利拆卸。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置，包括旋壓模具(I)、旋輪裝置(4)、齒盤裝置(7)及旋壓機(jī)床，其特征在于: 所述旋壓模具(I)由機(jī)床連接部件(2)和圓筒形毛坯安裝配合部件(3)組成，機(jī)床連接部件(2)與旋壓機(jī)床主軸連接，將旋壓模具(I)安裝于旋壓機(jī)床上，旋壓模具(I)在旋壓加工中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；圓筒形毛坯安裝配合部件(3)用于安裝圓筒形旋壓零件(10)； 所述旋輪裝置(4)由旋輪(5)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(6)組成，旋輪(5)安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(6)的旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(6)安裝在旋壓機(jī)床的滑座上，并由旋壓機(jī)床帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 所述齒盤裝置(7)由齒釘(8)和齒盤體(9)組成，安裝于旋壓模具(I)靠近旋壓機(jī)床主軸一側(cè)，齒釘(8)安裝在齒盤體(9)內(nèi)側(cè)，用于在旋壓時(shí)固定卡緊圓筒形旋壓零件(10)，防止圓筒形旋壓零件(10)與旋壓模具(I)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金圓筒形零件旋壓的裝置，其特征在于:所述旋壓模具(I)是采用熱做模具鋼制造的。
【文檔編號(hào)】B21D22/14GK203599337SQ201320618526
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】李曉東, 楊睿智, 馬超 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古航天紅崗機(jī)械有限公司