鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬成型加工領(lǐng)域，特別是涉及一種鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，包括以下步驟：(1)下料；(2)滾圓并焊接成錐筒；(3)冷脹形，控制變形量小于2.5%；(4)再結(jié)晶退火；(5)熱脹形，720℃條件下進行熱脹形，控制變形量小于2.5%；(6)內(nèi)應(yīng)力松弛矯形，消除殘余應(yīng)力。保證最大變形率接近小于6%，確保鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的強度，在脹形后連同脹胎在去應(yīng)力溫度時間條件下，消除殘余應(yīng)力，保證鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的尺寸精度及產(chǎn)品的一致性。
【專利說明】鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬成型加工領(lǐng)域，特別是涉及一種鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體是一種兩端敞開的中間鼓出的薄壁鼓形筒體I (如圖1所示)，筒體I的半徑是回轉(zhuǎn)軸坐標的3次函數(shù)，r=AX {1- (1-X/B)3}，其中，X為回轉(zhuǎn)軸坐標，A為筒體I的大端半徑、B為常數(shù)。該鼓形筒體由于壁薄體積大，無法用車削加工成型，只能采用薄板焊接成錐筒后脹形成鼓形錐筒的方法。但是在脹形的過程中容易出現(xiàn)裂縫，特別是焊縫位置。另外，還需要考慮脹形部位的變形率，按照強度要求，其變形率不得超過5-10%,即脹形后最薄處的厚度應(yīng)為脹形前厚度的90-95%。該筒體最大變形是將直徑440mm脹大到直徑460mm。從理論計算看，最大變形率接近5%，但是在實際施工過程中，由于脹瓣式脹形工具的著力點的數(shù)量有限，筒體受力不均勻，局部受力大的地方，變形率超過10%，甚至?xí)_裂(局部拉伸應(yīng)力超過流動極限)。因此，如何控制變形量，選擇合理的成型溫度、力口壓時間和壓力等工藝參數(shù)的綜合協(xié)調(diào)是成品合格的關(guān)鍵。
[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明人經(jīng)過不斷研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，所要解決的技術(shù)問題是使其在脹形過程中變形率均勻。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其中包括以下步驟:
[0006](I)下料,按圓錐筒展開成扇形；
[0007](2)滾圓并焊接成錐筒；
[0008](3)冷脹形，在常溫條件下，用脹瓣式冷脹胎進行冷脹形，控制變形量小于2.5%,即最大變形處的直徑由440mm脹大到450mm ；
[0009](4)再結(jié)晶退火，5500C，保溫半小時，隨爐冷卻；
[0010](5)熱脹形，在720°C條件下，用脹瓣式熱脹胎進行熱脹形，控制變形量小于2.5%,即最大變形處的直徑由450mm脹大到460mm ；
[0011](6)內(nèi)應(yīng)力松弛矯形，連同脹胎在去應(yīng)力溫度時間條件下，消除殘余應(yīng)力。
[0012]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0013]前述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其中所述脹瓣式冷脹胎和脹瓣式熱脹胎是同一個脹胎，所述脹胎包括脹瓣和脹芯，所述脹瓣是用外形與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)腔等同的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸，通過控制錐軸的下壓量來控制變形量。[0014]前述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其中所述脹瓣式冷脹胎和脹瓣式熱脹胎均包括脹瓣和脹芯，所述脹瓣式冷脹胎的脹瓣是用兩端直徑與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的兩端內(nèi)徑相等的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的半徑是中心軸坐標的3次函數(shù)，r=AX {1- (1-X/C) 3}，其中C的數(shù)值應(yīng)使步驟(2)錐筒的直徑為440mm位置增大到450_，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸；所述脹瓣式熱脹胎的脹瓣是用外形與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)腔等同的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸，通過控制錐軸的下壓量來控制變形量。
[0015]前述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其中在進行步驟(5)熱脹形時，脹瓣式熱脹胎中脹瓣的位置，相對于冷脹形時，脹瓣式冷脹胎中脹瓣的位置應(yīng)旋轉(zhuǎn)一角度，避免兩次脹形時脹瓣間的縫隙重合。
[0016]本發(fā)明鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法通過多次脹形可保證最大變形率接近小于6%，確保鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的強度，在脹形后連同脹胎在去應(yīng)力溫度時間條件下，消除殘余應(yīng)力，保證鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的尺寸精度及產(chǎn)品的一致性。最佳成型溫度的確定，不僅使材料具有足夠的塑性，而且可以使成型后的材料回彈最小，并使材料保持原始材料的機械性能。
[0017]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法流程示意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法中脹形過程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]請參閱圖2、圖3所示，本發(fā)明較佳實施例的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其中包括以下步驟:
[0022](I)下料，按圓錐筒展開成扇形；扇形的弧長取負工差。
[0023](2)滾圓并焊接成錐筒；
[0024](3)冷脹形，在常溫條件下，用脹瓣式冷脹胎進行冷脹形，控制變形量小于2.5%,即最大變形處的直徑由440mm脹大到450mm ；
[0025](4)再結(jié)晶退火，5500C，保溫半小時，隨爐冷卻；
[0026](5)熱脹形，在720°C條件下，用脹瓣式熱脹胎進行熱脹形，控制變形量小于2.5%,即最大變形處的直徑由450mm脹大到460mm ；
[0027](6)內(nèi)應(yīng)力松弛矯形，連同脹胎在去應(yīng)力溫度時間條件下，消除殘余應(yīng)力，溫度為750-800 0C，保溫一小時，隨爐冷卻。
[0028]其中所述脹瓣式冷脹胎和脹瓣式熱脹胎是同一個脹胎，所述脹胎包括脹瓣3和脹芯4，所述脹瓣3是用外形與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)腔等同的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，相鄰脹瓣之間具有20 π/n的切縫，其中n為脹瓣數(shù)，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯4的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸，通過控制錐軸的下壓量來控制變形量。在圖示【具體實施方式】中，所述錐孔的大端位于厚壁筒的小徑端，錐孔的小端則位于厚壁筒的大徑端。
[0029]具體是，將焊好的錐形筒體I內(nèi)置脹瓣3立置于平臺2上，錐形筒體I和脹瓣3的小端在下，大端在上。在平臺2上脹瓣3內(nèi)放置限位塊5。再將脹芯4插入脹瓣3的中心錐孔中。由于脹瓣3受錐形筒體I的限制而處于內(nèi)縮狀態(tài)。在壓力機上以Imm/秒的速度緩慢加壓，直到脹芯4頂?shù)种孟尬粔K5。利用不同厚度的限位塊5即可控制脹出變形量。
[0030]另一種實施方法是分別采用兩種不同尺寸的脹胎分別進行冷脹形和熱脹形，所述冷脹形脹胎和熱脹形脹胎均包括脹瓣和脹芯，所述脹瓣式冷脹胎的脹瓣是用兩端直徑與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的兩端內(nèi)徑相等的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的半徑是中心軸坐標的3次函數(shù)，r=AX {1- (1-X/C) 3}，其中C的數(shù)值應(yīng)使步驟(2)錐筒的直徑為440mm位置增大到450mm，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸；所述脹瓣式熱脹胎的脹瓣是用外形與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)腔等同的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸，通過控制錐軸的下壓量來控制變形量。
[0031]前述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其中在進行步驟(5)熱脹形時，脹瓣式熱脹胎中脹瓣的位置，相對于冷脹形時，脹瓣式冷脹胎中脹瓣的位置應(yīng)旋轉(zhuǎn)一角度，避免兩次脹形時脹瓣間的縫隙重合。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其特征在于包括以下步驟: (1)下料，按圓錐筒展開成扇形； (2)滾圓并焊接成錐筒； (3)冷脹形，在常溫條件下，用脹瓣式冷脹胎進行冷脹形，控制變形量小于2.5%，即最大變形處的直徑由440mm脹大到450mm ； (4)再結(jié)晶退火，550°C，保溫半小時，隨爐冷卻； (5)熱脹形，在720°C條件下，用脹瓣式熱脹胎進行熱脹形，控制變形量小于2.5%，即最大變形處的直徑由450mm脹大到460mm ； (6)內(nèi)應(yīng)力松弛矯形，連同脹胎在去應(yīng)力溫度時間條件下，消除殘余應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其特征在于，所述脹瓣式冷脹胎和脹瓣式熱脹胎是同一個脹胎，所述脹胎包括脹瓣和脹芯，所述脹瓣是用外形與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)腔等同的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸，通過控制錐軸的下壓量來控制變形量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其特征在于，所述脹瓣式冷脹胎和脹瓣式熱脹胎均包括脹瓣和脹芯，所述脹瓣式冷脹胎的脹瓣是用兩端直徑與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的兩端內(nèi)徑相等的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的半徑是中心軸坐標的3次函數(shù)，r=AX {1- (1-X/C) 3}，其中C的數(shù)值應(yīng)使步驟(2)錐筒的直徑為440mm位置增大到450mm，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸；所述脹瓣式熱脹胎的脹瓣是用外形與所述鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體的內(nèi)腔等同的厚壁筒沿軸向分割成多個而構(gòu)成，所述厚壁筒的中心為錐孔，所述脹芯的外徑為與所述后壁筒的中心錐孔一致的錐軸，通過控制錐軸的下壓量來控制變形量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金雙曲度回轉(zhuǎn)筒體加工方法，其特征在于，在進行步驟(5)熱脹形時，脹瓣式熱脹胎中脹瓣的位置，相對于冷脹形時，脹瓣式冷脹胎中脹瓣的位置旋轉(zhuǎn)一角度。
【文檔編號】B23P15/00GK103537876SQ201310524926
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】黃景雨, 胡鑫, 張舜, 徐東宏, 呂寶瑜, 董時鑫, 李波 申請人:北京航天新風(fēng)機械設(shè)備有限責任公司