一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，依次包括將所述鈦合金棒材加熱、鐓粗、沖孔、擴孔、軋制步驟，其中：所述擴孔步驟包括利用傾斜的馬杠擴孔、沖頭脹形。本發(fā)明的有益效果：通過傾斜的馬杠使環(huán)坯形成錐度，再通過沖頭將一定錐度環(huán)坯脹形，最后軋制獲得整體成形的鍛件，減少了原材料浪費和機加工時，保持了鍛件完整性和良好的綜合性能。
【專利說明】一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法

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

【背景技術(shù)】
[0002]飛機發(fā)動機機匣類鍛件，其所用材料一般為難變形材料，且鍛件較大，高度較高，受工藝水平和設(shè)備能力的限制，一般采用分段軋制為矩形環(huán)件后在機加焊接的方法進(jìn)行生產(chǎn)。以上工藝方法的缺點:浪費大量材料，增加機加工時，破壞了鍛件的完整性，使產(chǎn)品在焊接處的性能下降。
[0003]中國發(fā)明專利說明書CN 102489596 B公開了一種鈦合金矩形環(huán)軋件熱脹形成形為異形環(huán)件的方法:把加熱的鈦合金矩形環(huán)軋件套裝在脹形機內(nèi)經(jīng)預(yù)熱的脹形塊外圍，啟動脹形機使脹形塊從環(huán)軋件的內(nèi)圓周表面沿徑向擠壓環(huán)軋件并變形10?12%后成為異形環(huán)坯，完成第一次脹形，再使異形環(huán)坯沿中心軸線旋轉(zhuǎn)45°完成第一次旋轉(zhuǎn)；之后，再按上述操作對異形環(huán)坯進(jìn)行變形量為1.8%?2%的第二次脹形及第二次旋轉(zhuǎn)，變形量為
1.3%?1.5%的第三次脹形及第三次旋轉(zhuǎn)，以及變形量為1.2%?1.4%的第四次脹形后得到異形環(huán)件，以上方法雖然解決了大型鍛件一次成型問題，但該方法通過專用的脹形機進(jìn)行脹形，對于圓錐度較大的異形環(huán)件，需要的軸向拉力大，工藝過程復(fù)雜，同時需要對環(huán)件反復(fù)裝夾，操作過程復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中原材料浪費、機加工時增加、鍛件完整性被破壞、鍛件綜合性能下降等技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，依次包括將所述鈦合金棒材加熱、鐓粗、沖孔、擴孔、軋制步驟，其中:所述擴孔步驟包括利用傾斜的馬杠、沖頭擴孔，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并保溫，保溫時間為: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，獲得環(huán)坯A ；
步驟三，擴孔
將馬杠一端墊高放在馬架上，上砧對環(huán)坯A施加壓力F1，同時用機械手轉(zhuǎn)動環(huán)坯A，使環(huán)坯A擴大并變形為帶錐度的異形環(huán)坯B ；
步驟四，脹形
將沖頭放入異形環(huán)坯B的上端，上砧對沖頭施加壓力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)還C放在環(huán)軋機上,主棍模具的轉(zhuǎn)速為1.5rad/s,芯棍模具以一定的進(jìn)給速度和壓力F3對異形環(huán)坯C進(jìn)行環(huán)軋，最終獲得鍛件。
[0006]所述步驟三中上砧對環(huán)坯A施加壓力Fl為3000T?4000T。
[0007]所述步驟三中上砧對沖頭施加壓力F2為4500T?6000T。
[0008]所述步驟四中芯輥模具的壓力F3為650T。
[0009]所述步驟四中芯輥模具的進(jìn)給速度分為三個階段:
軋制咬入階段，芯棍進(jìn)給速度由Omm/s增加到0.3mm/s ；
穩(wěn)定軋制階段，芯棍進(jìn)給速度由0.3mm/s增加到0.5mm/s ；
校圓、整形階段，芯棍進(jìn)給速度由0.5mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
[0010]所述步驟三中馬杠一端墊高后，與其另一端的高度差為50mm?100mm。
所述鈦合金牌號為TC4。
[0011]所述鍛造成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ1380.1?Φ2000πιπι，壁厚為10Omm ?150mm,高度為 300mm ?775mm。
[0012]本發(fā)明的有益效果:采用傾斜的馬杠、沖頭進(jìn)行擴孔，工藝方法簡單實用，通過傾斜的馬杠使環(huán)坯形成錐度，再通過沖頭將一定錐度環(huán)坯擴孔，最后軋制獲得整體成形的鍛件，減少了原材料浪費和機加工時，保持了鍛件完整性和良好的綜合性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為馬杠擴孔安裝圖；
圖2為馬杠擴孔效果圖；
圖3為沖頭擴孔安裝圖；
圖4為沖頭擴孔效果圖；
圖5為軋制安裝圖；
圖6為軋制效果圖；
圖中，I一環(huán)坯A，2—馬杠，3—上砧，4一環(huán)坯B，5—沖頭，6—環(huán)坯C，7—芯輥模具，8—主棍模具，9 一鍛件。

【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]實施本發(fā)明所述的一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、軋環(huán)機、機械手及其他工裝模具等設(shè)備。
[0016]如附圖1-6所示，一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，依次包括將所述鈦合金棒材加熱、鐓粗、沖孔、擴孔、軋制步驟，其中:所述擴孔步驟包括利用傾斜的馬杠、沖頭擴孔，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并保溫，保溫時間為: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，獲得環(huán)坯Al ；
步驟三，擴孔
將馬杠2 —端墊高放在馬架上，上砧3對環(huán)坯Al施加壓力F1，同時用機械手轉(zhuǎn)動環(huán)坯Al，使環(huán)坯Al擴大并變形為帶錐度的異形環(huán)坯B4 ；
步驟四，脹形
將沖頭5放入異形環(huán)坯B4的上端，上砧3對沖頭5施加壓力F2，使得沖頭5壓入異形環(huán)坯B4內(nèi)，獲得異形環(huán)坯C6 ；
步驟五，軋制
將異形環(huán)還C6放在環(huán)軋機上,主棍模具8的轉(zhuǎn)速為1.5rad/s,芯棍模具7以一定的進(jìn)給速度和壓力F3對異形環(huán)坯C6進(jìn)行環(huán)軋，最終獲得鍛件9。
[0017]所述步驟三中上砧3對環(huán)坯Al施加壓力Fl為3000T?4000T。
[0018]所述步驟三中上砧3對沖頭5施加壓力F2為4500T?6000T。
[0019]所述步驟四中芯輥模具7的壓力F3為650T。
[0020]所述步驟四中芯輥模具7的進(jìn)給速度分為三個階段:
軋制咬入階段，芯棍進(jìn)給速度由Omm/s增加到0.3mm/s ；
穩(wěn)定軋制階段，芯棍進(jìn)給速度由0.3mm/s增加到0.5mm/s ；
校圓、整形階段，芯棍進(jìn)給速度由0.5mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
[0021]所述步驟三中馬杠2 —端墊高后，與其另一端的高度差為50mm?100mm。
[0022]所述鈦合金牌號為TC4。
[0023]所述鍛造成形的異形環(huán)件，其內(nèi)徑尺寸范圍為Φ1380πιπι?Φ2000πιπι，壁厚為10Omm ?150mm,高度為 300mm ?775mm。
[0024]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(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:其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對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)明實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，依次包括將所述鈦合金棒材加熱、鐓粗、沖孔、擴孔、軋制步驟，其特征在于:所述擴孔步驟包括利用傾斜的馬杠、沖頭擴孔，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并保溫，保溫時間為: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，獲得環(huán)坯A (I)； 步驟三，擴孔 將馬杠(2)—端墊高放在馬架上，上砧(3)對環(huán)坯A (I)施加壓力F1，同時用機械手轉(zhuǎn)動環(huán)坯A (1)，使環(huán)坯A (I)擴大并變形為帶錐度的異形環(huán)坯B (4)； 步驟四，脹形 將沖頭(5)放入異形環(huán)坯B (4)的上端，上砧(3)對沖頭(5)施加壓力F2，使得沖頭(5)壓入異形環(huán)坯B (4)內(nèi)，獲得異形環(huán)坯C (6)； 步驟五，軋制 將異形環(huán)坯C (6)放在環(huán)軋機上，主輥模具(8)的轉(zhuǎn)速為1.5rad/s，芯輥模具(7)以一定的進(jìn)給速度和壓力F3對異形環(huán)坯C (6)進(jìn)行環(huán)軋，最終獲得鍛件(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟三中上砧(3)對環(huán)坯A (I)施加壓力Fl為3000T?4000T。
3.如權(quán)利要求1所述的鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟三中上砧(3)對沖頭(5)施加壓力F2為4500T?6000T。
4.如權(quán)利要求1所述的鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟四中芯輥模具(7)的壓力F3為650T。
5.如權(quán)利要求1所述的鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟四中芯輥模具(7)的進(jìn)給速度分為三個階段: 軋制咬入階段，芯棍進(jìn)給速度由Omm/s增加到0.3mm/s ； 穩(wěn)定軋制階段，芯棍進(jìn)給速度由0.3mm/s增加到0.5mm/s ； 校圓、整形階段，芯棍進(jìn)給速度由0.5mm/s逐漸減小到0.lmm/s。
6.如權(quán)利要求1所述的鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，其特征在于:所述步驟三中馬杠(2) —端墊高后，與其另一端的高度差為50mm?100mm。
7.如權(quán)利要求1所述的鈦合金大型異形環(huán)鍛造成形方法，其特征在于:所述鈦合金牌號為TC4。
8.如權(quán)利要求1?6所述的鈦合金大型異形環(huán)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Φ1380ι?πι?Φ2000ι?πι,壁厚為10mm?150mm,高度為300mm ?775mm0
【文檔編號】B23P15/00GK104191168SQ201410378345
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】張華 , 吳永安, 王華東, 孫傳華, 任永海, 張建軍, 楊家典, 鐘禮彬, 楊汝彪 申請人:貴州航宇科技發(fā)展股份有限公司