α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性的軋制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種α相鈦合金矩形環(huán)件的乳制方法，特別是涉及了一種α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)形件乳制是目前生產(chǎn)高性能無(wú)縫環(huán)件最為有效的手段之一，在航空、航天等諸多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。對(duì)于矩形環(huán)件的生產(chǎn)多以徑向乳制方式進(jìn)行，環(huán)件與坯料采用等高設(shè)計(jì)，錐輥僅起到防止環(huán)件攀升和限制環(huán)件高度增加的作用，軸向的變形量較小，導(dǎo)致環(huán)件的徑向力學(xué)性能與軸向力學(xué)性能相差較大。隨著環(huán)乳技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，人們逐漸掌握了徑/軸雙向的乳制成形方式，該方式生產(chǎn)的矩形環(huán)件，其軸向力學(xué)性能得到了很大程度上的改善，但是，依然不能保證環(huán)件在各個(gè)方向的力學(xué)性能達(dá)到一致。其原因在于，徑向進(jìn)給與軸向進(jìn)給均會(huì)使金屬材料向環(huán)件的切線方向流動(dòng)，在切線方向形成了鍛造流線，從而使得切線方向的力學(xué)性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于徑向和軸向的力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法，通過(guò)改變?nèi)橹茣r(shí)材料的流動(dòng)方向，使矩形環(huán)件各向力學(xué)性能保持一致，從而提高矩形環(huán)件的綜合力學(xué)性能。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法，其技術(shù)方案包括以下步驟:
[0005]將按規(guī)格下料的α相鈦合金棒材加熱至鍛造溫度，經(jīng)鐓粗、沖孔、預(yù)乳后，制成高度為氏、厚度為Β:、外徑為&的矩形環(huán)坯；
[0006]將所述矩形環(huán)坯裝入環(huán)乳機(jī)上，芯輥從矩形環(huán)坯的中間穿過(guò)，驅(qū)動(dòng)芯輥并帶動(dòng)矩形環(huán)坯向主輥靠近，再驅(qū)動(dòng)錐輥靠近矩形環(huán)坯的另一邊，上下錐輥將矩形環(huán)坯夾在中間；當(dāng)矩形環(huán)坯放平后，驅(qū)動(dòng)錐輥抬升h = 5mm?10mm，使矩形環(huán)坯發(fā)生傾斜；啟動(dòng)環(huán)乳機(jī)進(jìn)行乳制，調(diào)整主棍的轉(zhuǎn)速r = 1.0rad/s,以驅(qū)動(dòng)力Fi= 310KN?341KN使芯棍以v j =
2.5mm/s的進(jìn)給速度朝徑向進(jìn)給，徑向進(jìn)給的總量S:= B10/21^，以驅(qū)動(dòng)力F2 =258KN?284KN使錐輥以v2= 1.5mm/s大小的進(jìn)給速度朝軸向進(jìn)給，軸向進(jìn)給的總量S 2 =
10/21^，式中，為矩形環(huán)坯的厚度、B2為矩形環(huán)件的厚度、Η Λ矩形環(huán)坯的高度、Η2矩形環(huán)件的高度、1^矩形環(huán)坯的外徑；當(dāng)乳制過(guò)程進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，將錐輥逐步放下，并與工作臺(tái)持平；當(dāng)徑向進(jìn)給量與軸向進(jìn)給量均達(dá)到目標(biāo)后停止進(jìn)給，矩形環(huán)件在環(huán)乳機(jī)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，一段時(shí)間后停止，將矩形環(huán)件取出。
[0007]所述徑向進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給速度的關(guān)系如下:
[0008]S1/v1=S2/v2
[0009]式中，Si為徑向進(jìn)給的總量；
[0010]S2為軸向進(jìn)給的總量；
[0011]^為徑向進(jìn)給速度；
[0012]v2為徑向進(jìn)給速度。
[0013]所述徑向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)力匕滿足如下關(guān)系:
[0014]Fi= α Χη0Χ σ XHXL!
[0015]式中，F(xiàn)iS徑向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)力；
[0016]α為矩形環(huán)件展寬而導(dǎo)致的壓力增大系數(shù)，取L 2?L 5 ;
[0017]η。為實(shí)時(shí)應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)；
[0018]σ為材料的流動(dòng)應(yīng)力；
[0019]Η為矩形環(huán)坯的實(shí)時(shí)高度；
[0020]1^為芯輥與矩形環(huán)坯接觸的實(shí)時(shí)弧長(zhǎng)。
[0021]所述軸向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)力F2滿足如下關(guān)系:
[0022]F2= β Χη0Χ σ XBXL2
[0023]式中，F(xiàn)2S軸向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)力；
[0024]β為矩形環(huán)件高度減小而導(dǎo)致的壓力增大系數(shù)，取1.8?2.2 ;
[0025]η。為實(shí)時(shí)應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)；
[0026]σ為材料的流動(dòng)應(yīng)力；
[0027]Β為矩形環(huán)坯的實(shí)時(shí)厚度；
[0028]匕為錐輥與矩形環(huán)坯接觸的實(shí)時(shí)弧長(zhǎng)。
[0029]所述α相鈦合金為ΤΑ7合金。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0031]本發(fā)明所述α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法，通過(guò)將錐輥抬升h =5mm?10mm，使矩形環(huán)件發(fā)生小量的傾斜，改變了乳制時(shí)金屬材料的流動(dòng)，使其在各個(gè)方向保持一致。
[0032]將主輥的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1.0rad/s，徑向進(jìn)給速度為2.5mm/s，軸向進(jìn)給速度為
1.5mm/s，以及徑向進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給速度滿足關(guān)系式S/v1: S 2/v2,是為了保證切線方向的材料流動(dòng)速度與徑向、軸向的材料流動(dòng)速度一致。
[0033]徑向進(jìn)給的總量為S1= B及軸向進(jìn)給的總量S 2 =
/2?，一方面使矩形環(huán)坯發(fā)生充分的塑性變形，提高力學(xué)性能；另一方面是為了補(bǔ)充錐輥抬高而引起的尺寸差異。
[0034]徑向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)力F:滿足關(guān)系式F a Xn QX σ XHXQ，向進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)力？2滿足關(guān)系式匕=β Χι^Χ σ XBXL2，使矩形環(huán)坯在徑向、軸向發(fā)生塑性變形，同時(shí)防止因環(huán)坯傾斜而產(chǎn)生的上下串動(dòng)。
[0035]采用上述方法制備的α相鈦合金矩形環(huán)件，其組織均勻、性能較好，各向力學(xué)性能基本保持一致，以牌號(hào)為ΤΑ7的α相鈦合金矩形環(huán)件為例:
[0036]經(jīng)檢測(cè)該合金矩形環(huán)件的徑向室溫拉伸性能，其抗拉強(qiáng)度為1136Mpa(大于使用要求的llOOMpa)，其抗拉強(qiáng)度為745MPa(大于設(shè)計(jì)使用要求的706.5MPa)，斷后伸長(zhǎng)率為7.0% (大于設(shè)計(jì)使用要求的5% )。
[0037]經(jīng)檢測(cè)該合金矩形環(huán)件的軸向室溫拉伸性能，其抗拉強(qiáng)度為1132Mpa(大于使用要求的llOOMpa)，其抗拉強(qiáng)度為741MPa(大于設(shè)計(jì)使用要求的706.5MPa)，斷后伸長(zhǎng)率為6.8% (大于設(shè)計(jì)使用要求的5% )。
[0038]經(jīng)檢測(cè)該合金矩形環(huán)件的切向室溫拉伸性能，其抗拉強(qiáng)度為1145Mpa(大于使用要求的llOOMpa)，其抗拉強(qiáng)度為752MPa(大于設(shè)計(jì)使用要求的706.5MPa)，斷后伸長(zhǎng)率為
7.3% (大于設(shè)計(jì)使用要求的5% )。
[0039]上述理化檢測(cè)結(jié)果表明，改進(jìn)后的乳制成形方法生產(chǎn)α相鈦合金矩形環(huán)件，其各向力學(xué)性能基本相同且均符合要求。
【附圖說(shuō)明】
[0040]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0041]圖1是本發(fā)明所述α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性乳制方法示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]實(shí)施本發(fā)明所述的α相鈦合金矩形環(huán)件各向同性的乳制方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機(jī)、機(jī)械手、環(huán)