一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔、軋制步驟，其中：在沖孔步驟與擴(kuò)孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環(huán)坯，使環(huán)坯外表面形成凹槽的步驟。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的異形環(huán)件變形小、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低，同時(shí)提高了產(chǎn)品合格率。
【專利說明】一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄壁異形環(huán)件鍛造方法，尤其涉及一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法。

【背景技術(shù)】
[0002]TA12A合金是一種近α型熱強(qiáng)鈦合金，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤、鼓筒和葉片等零件。ΤΑ12Α合金薄壁異形環(huán)件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上常用的一種零件類型，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的加力筒體殼體，傳統(tǒng)的ΤΑ12Α合金薄壁環(huán)件生產(chǎn)方法是使用板材卷曲焊接得到環(huán)件，此種生產(chǎn)方法存在以下缺點(diǎn):1、板材經(jīng)焊接后，焊接接縫處材料組織惡化，性能下降嚴(yán)重。2、焊接后存在焊接應(yīng)力，后續(xù)加工和使用過程中會(huì)產(chǎn)生較大變形，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。3、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品合格率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，解決現(xiàn)有工藝技術(shù)中異形環(huán)件變形大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品合格率低等問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔、軋制步驟，其中:在沖孔步驟與擴(kuò)孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環(huán)坯，使環(huán)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(diǎn)以下30°C并保溫，保溫時(shí)間為:棒材的厚度 X6min/10mm ；
步驟二，鐓粗、沖孔
將加熱并保溫好的鈦合金棒材進(jìn)行鐓粗、沖孔，獲得矩形環(huán)坯A ；
步驟三，墊塊擠壓
將矩形環(huán)坯A套在馬杠上，將馬杠穩(wěn)固于馬架上，在環(huán)坯A外圓周面放置墊塊，壓機(jī)帶動(dòng)上砧對(duì)墊塊施加壓力F1，同時(shí)用機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)矩形環(huán)坯A，在使矩形環(huán)坯A擴(kuò)大的同時(shí)，在所述矩形環(huán)坯A的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環(huán)坯B ;
步驟四，脹孔
將沖頭放入異形環(huán)坯B上端，壓機(jī)帶動(dòng)上砧對(duì)沖頭施加壓力F2，使得沖頭壓入異形環(huán)坯B內(nèi)，獲得異形環(huán)坯C ;
步驟五，軋制
將異形環(huán)坯C放在環(huán)軋機(jī)上，環(huán)軋機(jī)的主輥模具的轉(zhuǎn)速為0.1?0.3rad/s,芯輥模具以一定的進(jìn)給速度和壓力F3對(duì)異形環(huán)坯C進(jìn)行環(huán)軋，最終獲得鍛件。
[0005]所述步驟三中上砧對(duì)墊塊施加壓力Fl為3000T?4000T。
[0006]所述步驟四中上砧對(duì)沖頭施加壓力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(jìn)給速度分為三個(gè)階段:
軋制咬入階段，芯棍進(jìn)給速度由Omm/s增加到0.2mm/s ；
穩(wěn)定軋制階段，芯棍進(jìn)給速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s ；
校圓、整形階段，芯棍進(jìn)給速度由0.4mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
[0009]所述鈦合金牌號(hào)為TA12A。
[0010]所述鍛造成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ800πιπι?Φ3000πιπι，壁厚為40mm ?120mm,高度為 200mm ?1000mm。
[0011]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法生產(chǎn)的TA12A合金薄壁環(huán)件，環(huán)件本身是完整的圓環(huán)，不需進(jìn)行焊接，從而解決板材卷曲焊接的組織惡化、性能降低的問題；本發(fā)明生產(chǎn)的TA12A合金薄壁環(huán)件，消除了焊接帶來的應(yīng)力，減少后續(xù)加工和使用中的變形；本發(fā)明采用整體異形軋制生產(chǎn)的TA12A合金薄壁環(huán)件，使環(huán)件內(nèi)部組織均勻；本發(fā)明采取制環(huán)坯、軋制一體化成形，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為環(huán)坯A馬杠上擠壓安裝圖；
圖2為環(huán)坯A馬杠上擠壓后的效果示意圖；
圖3為環(huán)坯B擴(kuò)孔安裝圖；
圖4為環(huán)還B擴(kuò)孔后的效果不意圖；
圖5為環(huán)坯C軋制安裝圖；
圖6為環(huán)坯C軋制后的效果示意圖；
圖中，I一環(huán)坯A，2—馬杠，3—馬架，4一墊塊，5—上砧，6—環(huán)坯B，7—沖頭，8—環(huán)坯C，9一芯棍模具，10—主棍模具，11 一鍛件。

【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014]實(shí)施本發(fā)明所述的一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機(jī)、軋環(huán)機(jī)、機(jī)械手及其他工裝模具等設(shè)備。
[0015]如附圖1-6所示，一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔、軋制步驟，其特征在于:在沖孔步驟與擴(kuò)孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環(huán)坯，使環(huán)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(diǎn)以下30°C并保溫，保溫時(shí)間為:棒材的厚度 X6min/10mm ；
步驟二，鐓粗、沖孔
將加熱并保溫好的鈦合金棒材進(jìn)行鐓粗、沖孔，獲得矩形環(huán)坯Al ； 步驟三，墊塊擠壓
將矩形環(huán)坯Al套在馬杠2上，將馬杠2穩(wěn)固于馬架3上，在環(huán)坯Al的外圓周面放置墊塊4，壓機(jī)帶動(dòng)上砧5對(duì)墊塊4施加壓力Fl，同時(shí)用機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)矩形環(huán)坯Al，在使矩形環(huán)坯Al擴(kuò)大的同時(shí)，在所述矩形環(huán)坯Al的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環(huán)坯B6 ；
步驟四，脹孔
將沖頭7放入異形環(huán)坯B6上端，壓機(jī)帶動(dòng)上砧5對(duì)沖頭7施加壓力F2，使得沖頭7壓入異形環(huán)坯B6內(nèi)，獲得異形環(huán)坯CS ；
步驟五，軋制
將異形環(huán)坯CS放在環(huán)軋機(jī)上，環(huán)軋機(jī)的主輥模具10的轉(zhuǎn)速為0.1?0.3rad/s,芯輥模具9以一定的進(jìn)給速度和壓力F3對(duì)異形環(huán)坯CS進(jìn)行環(huán)軋，最終獲得鍛件11。
[0016]所述步驟三中上砧5對(duì)墊塊4施加壓力Fl為3000T?4000T。
[0017]所述步驟四中上砧5對(duì)沖頭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(jìn)給速度分為三個(gè)階段:
軋制咬入階段，芯棍進(jìn)給速度由Omm/s增加到0.2mm/s ；
穩(wěn)定軋制階段，芯棍進(jìn)給速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s ；
校圓、整形階段，芯棍進(jìn)給速度由0.4mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
[0020]所述鈦合金牌號(hào)為TA12A。
[0021]所述鍛造成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ800πιπι?Φ3000πιπι，壁厚為40mm ?120mm,高度為 200mm ?1000mm。
[0022]步驟五整個(gè)軋制過程的溫度彡850°C。
[0023]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，包括將鈦合金棒鐓粗、沖孔、擴(kuò)孔、軋制步驟，其特征在于:在沖孔步驟與擴(kuò)孔步驟之間，還包括用所述墊塊擠壓環(huán)坯，使環(huán)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(diǎn)以下30°c并保溫，保溫時(shí)間為:棒材的厚度 X6min/10mm ； 步驟二，鐓粗、沖孔 將加熱并保溫好的鈦合金棒材進(jìn)行鐓粗、沖孔，獲得矩形環(huán)坯A (I)； 步驟三，墊塊擠壓 將矩形環(huán)坯A (I)套在馬杠(2)上，將馬杠(2)穩(wěn)固于馬架(3)上，在環(huán)坯A (I)外圓周面放置墊塊(4)，壓機(jī)帶動(dòng)上砧(5)對(duì)墊塊(4)施加壓力F1，同時(shí)用機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)矩形環(huán)坯A (1)，在使矩形環(huán)坯A (I)擴(kuò)大的同時(shí)，在所述矩形環(huán)坯A (I)的外圓周面壓出凹槽，獲得異形環(huán)坯B (6)； 步驟四，擴(kuò)孔 將沖頭(7)放入異形環(huán)坯B (6)上端，壓機(jī)帶動(dòng)上砧(5)對(duì)沖頭(7)施加壓力F2，使得沖頭(7)壓入異形環(huán)坯B (6)內(nèi)，獲得異形環(huán)坯C (8)； 步驟五，軋制 將異形環(huán)坯C (8)放在環(huán)軋機(jī)上，環(huán)軋機(jī)的主輥模具(10)的轉(zhuǎn)速為0.1?0.3rad/s,芯輥模具(9 )以一定的進(jìn)給速度和壓力F3對(duì)異形環(huán)坯C (8 )進(jìn)行環(huán)軋，最終獲得鍛件(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟三中上砧(5)對(duì)墊塊(4)施加壓力Fl為3000T?4000T。
3.如權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟四中上砧(5)對(duì)沖頭(7)施加壓力F2為3500T?4500T。
4.如權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟五中壓力F3為650T。
5.如權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟五中芯輥模具(9)的進(jìn)給速度分為三個(gè)階段: 軋制咬入階段，芯棍進(jìn)給速度由Omm/s增加到0.2mm/s ； 穩(wěn)定軋制階段，芯棍進(jìn)給速度由0.2mm/s增加到0.4mm/s ； 校圓、整形階段，芯棍進(jìn)給速度由0.4mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
6.如權(quán)利要求1?5所述的鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，其特征在于:所述鈦合金牌號(hào)為TA12A。
7.如權(quán)利要求1?5所述的鈦合金薄壁異形環(huán)件鍛造成形方法，其特征在于，所述鍛造成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ800ι?πι?Φ3000ι?πι,壁厚為40mm?120mm,高度為200mm ?100mm0
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK104191167SQ201410378239
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)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(qǐng)人:貴州航宇科技發(fā)展股份有限公司