深潛器載人球體用耐壓鈦合金半球制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深潛器載人球體用耐壓鈦合金半 球制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦合金具有比強(qiáng)度高，在海水中能耐局部和均勻腐蝕，有高的疲勞性能和腐蝕疲 勞極限，并且有足夠高的斷裂韌性和耐海水應(yīng)力腐蝕開裂等性能，是制作深海潛水器耐壓 載人球體的極佳材料。載人艙球殼是潛水器的最重要構(gòu)件，它的設(shè)計(jì)和制作質(zhì)量是潛水器 性能和機(jī)組人員安全的重要保證。已有技術(shù)采取的是6片瓜瓣組焊成半球，再由兩半球?qū)?焊成球殼，焊縫多，制造工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種深潛器載人球體用耐壓鈦合金半球制備工藝，通過(guò)設(shè)計(jì)制作專用 沖壓模具，在特定的工藝條件下，通過(guò)合理的壓力、溫度和變形量下，實(shí)現(xiàn)沖壓成形制作耐 壓半球體。
[0004] 本發(fā)明包括如下步驟： 第一步，根據(jù)目標(biāo)球體尺寸將沖壓所用TC4ELI鈦合金厚板裁切為圓形，作為待沖壓板 坯； 第二步，根據(jù)目標(biāo)球體尺寸及TC4ELI鈦合金材料膨脹系數(shù)設(shè)計(jì)成形模具； 第三步，在待沖壓板坯及成形模具表面涂敷防氧化潤(rùn)滑涂層； 第四步，將待沖壓板坯加熱至850~930°C，保溫2~4小時(shí)； 第五步，將加熱后的待沖壓板坯放置在成形模具的下模上，使用3000噸以上壓機(jī)沖 壓，沖壓速率10~l〇〇mm/s ;沖壓過(guò)程要嚴(yán)格控制溫降，當(dāng)待沖壓板坯溫度下降至700°C以 下時(shí)停止沖壓，待溫度下降至500°C時(shí)，脫離上下模，將待沖壓板坯重新回爐加熱至850~ 930°C，保溫2~4小時(shí)后再次放置在成形模具的下模上進(jìn)行第二次沖壓，如此循環(huán)直至將 待沖壓板坯沖壓成半球。
[0005] 選擇鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤(rùn)滑劑的外涂粉作為防氧化潤(rùn)滑涂層。
[0006] 所述第五步中的沖壓次數(shù)為2~3次。
[0007] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：整半球沖壓成形焊接成球殼較多瓜瓣組 焊可大量減少焊縫，在球體尺寸精度控制、球體承壓及安全性能方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1為本發(fā)明所述成型模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0010] 第一步，根據(jù)深潛器載人球體半球成型尺寸將沖壓所用TC4ELI鈦合金厚板裁切 為圓形，作為待沖壓板還，尺寸為①3150X90mm; 第二步，根據(jù)深潛器載人球體半球成型尺寸及后續(xù)加工需要，結(jié)合TC4ELI鈦合金膨脹 系數(shù)，經(jīng)過(guò)鋼材、純鈦等材料對(duì)比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和確定最終模具尺寸。圖1為本發(fā)明 制備鈦合金半球成型模具示意圖。圖中3為模具上模半球，通過(guò)連接桿與壓力機(jī)1連接；4 為下模環(huán)體，固定在支座5上。2作為壓邊圈，起到在沖壓過(guò)程中固定下模的作用； 第三步，在待沖壓板坯及成形模具表面涂敷防氧化潤(rùn)滑涂層，最好選擇鈦合金型材熱 擠壓用玻璃潤(rùn)滑劑的外涂粉作為防氧化潤(rùn)滑涂層；所述鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤(rùn)滑劑（ CN201310481682.8)由寶鈦集團(tuán)有限公司聯(lián)合北京天力創(chuàng)玻璃科技開發(fā)有限公司，北京有 色金屬研宄總院研發(fā)生產(chǎn)。
[0011] 第四步，將待沖壓板坯放入加熱爐，爐溫從700°C開始，加熱速度60~120°C/小 時(shí)，加熱到850~930°C，保溫2~4小時(shí)； 第五步，將加熱后的待沖壓板坯放置在成形模具的下模上，并對(duì)中，使用3000噸以上 壓機(jī)沖壓，沖壓速率10~l〇〇mm/S ;沖壓過(guò)程要嚴(yán)格控制溫降，使用測(cè)溫儀檢測(cè)坯料溫度， 當(dāng)待沖壓板坯溫度下降至700°C以下時(shí)停止沖壓，待溫度下降至500°C時(shí)，脫離上下模，將 待沖壓板坯重新回爐加熱至850~930°C，保溫2~4小時(shí)后再次放置在成形模具的下模上 進(jìn)行第二次沖壓，如此循環(huán)2~3次即可將待沖壓板坯沖壓成半球。
[0012] 沖壓成型的半球尺寸檢測(cè)結(jié)果：
沖壓半球的設(shè)計(jì)性能及實(shí)際檢測(cè)結(jié)果：
通過(guò)尺寸檢測(cè)和性能對(duì)比，沖壓制成的鈦合金半球滿足設(shè)計(jì)要求。表明本發(fā)明制作深 潛器載人球體用耐壓鈦合金半球可行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種深潛器載人球體用耐壓鈦合金半球制備工藝，其特征在于包括如下步驟： 第一步，根據(jù)目標(biāo)球體尺寸將沖壓所用TC4ELI鈦合金厚板裁切為圓形，作為待沖壓板 坯； 第二步，根據(jù)目標(biāo)球體尺寸及TC4ELI鈦合金材料膨脹系數(shù)設(shè)計(jì)成形模具； 第三步，在待沖壓板坯及成形模具表面涂敷防氧化潤(rùn)滑涂層； 第四步，將待沖壓板坯加熱至850~930°C，保溫2~4小時(shí)； 第五步，將加熱后的待沖壓板坯放置在成形模具的下模上，使用3000噸以上壓機(jī)沖 壓，沖壓速率10~l〇〇mm/s ;沖壓過(guò)程要嚴(yán)格控制溫降，當(dāng)待沖壓板坯溫度下降至700°C以 下時(shí)停止沖壓，待溫度下降至500°C時(shí)，脫離上下模，將待沖壓板坯重新回爐加熱至850~ 930°C，保溫2~4小時(shí)后再次放置在成形模具的下模上進(jìn)行第二次沖壓，如此循環(huán)直至將 待沖壓板坯沖壓成半球。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深潛器載人球體用耐壓鈦合金半球制備工藝，其特征在于： 選擇鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤(rùn)滑劑的外涂粉作為防氧化潤(rùn)滑涂層。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的深潛器載人球體用耐壓鈦合金半球制備工藝，其特征在 于：所述第五步中的沖壓次數(shù)為2~3次。
【專利摘要】一種深潛器載人球體用耐壓鈦合金半球制備工藝，第一步，根據(jù)目標(biāo)球體尺寸將沖壓所用TC4 ELI鈦合金厚板裁切為圓形，作為待沖壓板坯；第二步，根據(jù)目標(biāo)球體尺寸及TC4 ELI鈦合金材料膨脹系數(shù)設(shè)計(jì)成形模具；第三步，在待沖壓板坯及成形模具表面涂敷防氧化潤(rùn)滑涂層；第四步，將待沖壓板坯加熱至850～930℃，保溫2～4小時(shí)；第五步，將加熱后的待沖壓板坯放置在成形模具的下模上沖壓，沖壓過(guò)程要嚴(yán)格控制溫降，當(dāng)待沖壓板坯溫度下降至700℃以下時(shí)停止沖壓重新回爐加熱后進(jìn)行第二次沖壓，如此循環(huán)直至將待沖壓板坯沖壓成半球。本發(fā)明較多瓜瓣組焊可大量減少焊縫，在球體尺寸精度控制、球體承壓及安全性能方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】B21D22/02, B21D37/18
【公開號(hào)】CN104923603
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510345588
【發(fā)明人】賈栓孝, 王韋琪, 張永強(qiáng), 馮雅奇, 王劍虹, 苑曉剛, 謝愛軍, 潘長(zhǎng)標(biāo)
【申請(qǐng)人】寶雞鈦業(yè)股份有限公司, 寶色特種設(shè)備有限公司, 無(wú)錫市前洲西塘鍛壓有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月23日