一種鈦板材封頭的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬材料加工工藝制造方法，特別是一種鈦板材封頭的制造方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦板是一種優(yōu)良的工程結(jié)構(gòu)材料，隨著其用量的逐年擴(kuò)大，在各種工程結(jié)構(gòu)和設(shè) 備的加工制造中的應(yīng)用越來越多。由于鈦板的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度接近，屈服極限與彈性 模量的比值大，冷成形時(shí)存在塑性變形差，易開裂，且回彈力大，熱成形溫度范圍窄、容易吸 收有害氣體等缺點(diǎn)，使其成形加工比較困難，若方法不當(dāng)或工藝不合理，往往造成工件無法 滿足技術(shù)要求，成形較為困難，極容易造成成形時(shí)撕裂等問題，造成報(bào)廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，從而提供一種鈦板材封頭的制造方 法，沖壓過程穩(wěn)定，變形均勻、順暢，確定的熱加工制度可行，工藝參數(shù)合理，工件尺寸控制 較好，金屬流線分布合理，性能穩(wěn)定。
[0004] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種鈦板材封頭的制造方法，包括：
[0005] (1)、模具設(shè)計(jì)：模具設(shè)計(jì)時(shí)，對成形過程和產(chǎn)品尺寸影響較大的因素主要是：上 模壓頭直徑D 1，下模拉環(huán)出口直徑D2，上、下模間的間隙Z，下模拉環(huán)圓角R的選用；
[0006] 上模：沖壓后的封頭在冷卻過程中，金屬收縮，使得封頭直徑減小。因此，上模設(shè)計(jì) 時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大上模壓頭直徑的尺寸。上模壓頭直徑D1 = Do (1+ ε % )，式中：Do為封頭理 論直徑，ε為封頭直徑的平均收縮量，取0.5~0.8%。上模材料：鑄鋼；
[0007] 下模：主要考慮下模拉環(huán)出口直徑D2和下模拉環(huán)圓角R，它們是保證成形順利進(jìn) 行的關(guān)鍵尺寸。下模拉環(huán)出口直徑D2 = Di+2Z，Z為上、下模間的間隙。Z值的確定取決于 坯料的公稱厚度、坯料厚度的正公差以及成形后封頭上部的增厚量等因素。Z和R值的大小 對成形質(zhì)量的關(guān)系重大。Z，R過小，將使成形時(shí)的徑向拉伸力增大，拉伸成形困難，并使工 件的減薄量增加，嚴(yán)重時(shí)，造成工件撕裂。過大的Z，R，易引起起皺。設(shè)計(jì)時(shí)，Z = I. 06t，R =(2. 5~3. 5) t，t為坯料板厚。下模材料：內(nèi)模鑄鐵，外模鑄鋼；
[0008] (2)、下料：將所需鈦板料用數(shù)控等離子火焰切割機(jī)下成圓形坯料，作為成形鈦板 材封頭的坯料；
[0009] (3)、模具打磨清理：壓制前對模具進(jìn)行打磨清理；
[0010] (4)、坯料前期處理：坯料邊部需打磨清理，去除周邊火焰切割時(shí)產(chǎn)生的氧化以及 周邊毛刺；坯料沖壓前將表面邊部進(jìn)行削斜處理，斜削角度為3~4°，邊部最大削去厚度 為坯料厚度的10% ;加熱前需要將鈦板坯料表面清理干凈，并涂覆硼硅酸鹽潤滑劑，硼硅酸 鹽潤滑劑的雙面涂覆量為：1〇〇~200g/m2,涂覆時(shí)硼硅酸鹽潤滑劑溫度為5~25°C ;
[0011] (5)、加熱：采用天然氣爐加熱，在爐內(nèi)墊放不銹鋼板，經(jīng)過第一次冷預(yù)成形的坯料 在爐內(nèi)溫度150~200°C時(shí)進(jìn)爐，然后將爐內(nèi)升溫速度控制在180~200°C /小時(shí)，升溫至 500~700°C，坯料在爐內(nèi)保溫時(shí)間為沿厚度方向I. 2~2. 5min/mm，終壓溫度控制在400~ 600 0C ；
[0012] (6)、沖壓成形：成形工藝采用三次成形，第一次冷預(yù)成形，坯料在常溫狀態(tài)下進(jìn)行 沖壓，壓制封頭成形總高度的60~62%，然后將經(jīng)過第一次冷預(yù)成形的坯料送入爐內(nèi)加 熱，加熱到坯料溫度達(dá)到500~700°C，進(jìn)行第二次熱預(yù)成形，壓制封頭成形總高度的73~ 75%，然后再將坯料送入爐內(nèi)加熱，加熱到坯料溫度達(dá)到450~650°C，進(jìn)行第三次熱終成 形，確保終壓溫度保持在400~600°C，壓制封頭成形總高度的100% ;
[0013] (7)、壓鼓成形：使封頭溫度維護(hù)在100~500°C的狀態(tài)下進(jìn)行壓鼓作業(yè)，多次進(jìn)爐 加熱，多次壓鼓，從圓片的邊緣開始，將模頭和圓片對齊，不斷通過控制旋轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng) 圓片旋轉(zhuǎn)，按照一定的順序進(jìn)行壓制；
[0014] (8)、旋壓成形：針對封頭園角和直邊的形成，使封頭溫度維護(hù)在100~500°C的狀 態(tài)下進(jìn)行旋壓作業(yè)，用3~6臺排槍噴火器對封頭進(jìn)行等間隔加熱保溫，確保鈦板材溫度始 終在100~500°C安全范圍內(nèi)；
[0015] (9)、切割坡口：選用等離子切割形式進(jìn)行坡口加工，切割坡口前對封頭按形面進(jìn) 行校準(zhǔn)，再定切割高度，切割坡口前封頭內(nèi)壁涂抹石灰水，防止切割飛濺粘在鈦板材上，切 割坡口后，對坡口進(jìn)行打磨光亮，去除一切切割殘?jiān)?br>[0016] (10)、酸洗處理：將成型封頭進(jìn)行酸洗，去除表面的焊渣、熔渣、油污、氧化皮等污 物，將鹽酸液均勻涂滿封頭外表面，鹽酸濃度：7~19%，酸洗時(shí)間：15~30分鐘，再使用大 量清水進(jìn)行沖洗，在表面形成一層鈍化膜；
[0017] (11)、打磨：封頭上的劃傷及其他缺陷，進(jìn)行打磨處理；
[0018] (12)、滲透探傷檢測：對封頭缺陷檢測，檢驗(yàn)合格產(chǎn)品并入庫；
[0019] (13)、封頭堆疊：鈦板材封頭之間必須使用瓦楞紙對各個(gè)封頭之間進(jìn)行隔墊，防止 運(yùn)輸途中的顛簸造成封頭的二次劃傷。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種鈦板材封頭的制造方法，沖壓過程穩(wěn)定， 變形均勻、順暢，確定的熱加工制度可行，工藝參數(shù)合理，工件尺寸控制較好，金屬流線分布 合理，性能穩(wěn)定；工件內(nèi)徑與模具壓頭直徑一致，在沖壓時(shí)工件與模具的貼合性好，工件沖 壓后的收縮?。还ぜ尚魏蟮淖畲鬁p薄處出現(xiàn)在工件底部，并沿底部向上端的方向逐漸變 小，在距工件上端邊緣約IOOmm處開始增厚，其最大減薄率為9. 45 %，滿足⑶130-87《鈦制 設(shè)備技術(shù)條件》中減薄率< 15%的要求。
【附圖說明】
[0021] 圖1是欽板材封頭廣品不意圖。
[0022] 圖2是鈦板材封頭成形示意圖。
[0023] 圖2中：1.上模，2.鈦板材坯料，3.下模。模具裝配在專用的液壓機(jī)上，由上模、 下模組成，成形時(shí)加熱好的鈦板圓形坯料放入下模上部凹腔內(nèi)，上模下行擠壓坯料成形為 封頭毛坯。
【具體實(shí)施方式】：
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 本發(fā)明應(yīng)用于<2 1962/90mm規(guī)格的TAl鈦板封頭，【具體實(shí)施方式】如下：
[0027] (1)、模具設(shè)計(jì)：封頭直徑1962mm，壁厚90mm，根據(jù)公式計(jì)算上模壓頭直徑D1取 1972mm，下模拉環(huán)出口直徑D2取2163mm，上、下模間的間隙Z取95. 4mm，下模拉環(huán)圓角R取 225mm ；
[0028] (2)、下料：采用數(shù)控等離子火焰切割機(jī)下料，鈦板料坯料尺寸為D = 3160mm ;
[0029] (3)、模具打磨清理：壓制前對模具進(jìn)行打磨清理；
[0030] (4)、坯料前期處理：坯料邊部需打磨清理，去除周