[發明專利]鈦拉伸成形設備和方法

有效

• 申請號: 200680040245.0
• 申請日: 2006-11-02
• 公開（公告）號: CN101297056A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 賴利·亞歷山大·波廉;哈樂德·約翰·威伯;湯瑪斯·桑迪·休斯頓
• 申請（專利權）人: 西瑞爾貝茲公司;賴利·亞歷山大·波廉;哈樂德·約翰·威伯;湯瑪斯·桑迪·休斯頓
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;B21D37/16
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許靜

技術領域及背景技術

本發明涉及形成金屬元件，且更具體地說，涉及鈦及其合金的熱 拉伸成形和潛應變成形。

拉伸成形是在金屬元件中形成彎曲形狀的眾所周知工藝，其通過 在模具上成形工件的同時將工件預拉伸到其降伏點。這種工藝通常用 來制作大型的鋁及鋁合金元件，且具有較低加工成本和極好可重復性。

在某些元件中，尤其是在用于航天應用的元件中，可用鈦或鈦合 金來取代鋁。這樣做的原因包含鈦的較高強度重量比、極限強度較高 且與復合材料的冶金兼容性較好。

然而，當在室溫下對鈦進行拉伸成形時存在困難，因為其降伏點 在最小百分比的延伸值的情況下非常接近其極限抗拉強度。因此，通 常從大型坯材中沖擊成形(bump?formed)和機械加工鈦元件，這種 工藝既昂貴又耗時。

因此，需要一種對鈦及其合金進行拉伸成形的設備和方法。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種用于在高溫下對鈦進行拉伸成形 和/或潛應變成形的方法。

本發明的另一目的是提供一種用于在高溫下對鈦進行拉伸成形和 /或潛應變成形的設備。

本發明的另一目的是提供一種在成形工藝期間將工件絕緣的設 備。

通過本發明可滿足這些和其它目的，本發明根據一個方面提供一 種拉伸成形方法，其包含：提供具有預選非矩形橫截面輪廓的細長金 屬工件；提供具有與所述橫截面輪廓互補工作面的模具，其中至少所 述工作面包括隔熱材料；通過使電流穿過工件而將工件電阻加熱到工 作溫度；通過工件處于工作溫度時致使工件和模具相對于彼此移動而 抵靠著工作面成形工件，進而致使工件塑性延伸并彎曲且將工件定形 成預選的最終形狀。

根據本發明的另一方面，所述工件包括鈦。

根據本發明的另一方面，所述橫截面輪廓具有小于約20的縱橫 比。

根據本發明的另一方面，通過以下方法所組成群組中選出的方法 來成形橫截面輪廓：擠制、壓彎機(press-brake)成形、輥軋成形和 機械加工以及其組合。

根據本發明的另一方面，所述方法包含在成形設備的鉗口中接納 工件的相對末端的步驟。

根據本發明的另一方面，所述方法包含使電流穿過鉗口到達工件 的步驟。

根據本發明的另一方面，所述鉗口承載在可移動的擺臂上，且成 形工件的步驟包括移動擺臂以圍繞工作面卷繞工件。

根據本發明的另一方面，所述方法包含在執行成形的同時控制工 作溫度的步驟。

根據本發明的另一方面，所述方法包含通過以下方式進行潛應變 成形工件的步驟：使抵靠著工作面成形的工件在受控溫度下維持一選 定保壓(dwell)時間。

根據本發明的另一方面，所述方法包含用罩殼包圍模具和工件的 第一部分的步驟。

根據本發明的另一方面，所述罩殼包含開口，該開口在成形步驟 發生的同時允許工件的第二部分從罩殼中突出。

根據本發明的另一方面，一種拉伸成形設備包含：模具，其具有 預選非矩形橫截面輪廓的工作面，所述工作面適于接納和成形細長金 屬工件，其中至少所述工作面包括隔熱材料；加熱構件，其用于將工 件電阻加熱到工作溫度；以及移動構件，其用于使模具和工件相對于 彼此移動，致使工件抵靠著工作面延伸和彎曲。

根據本發明的另一方面，所述模具主要由陶瓷材料組成。

根據本發明的另一方面，所述設備進一步包含用于接納工件的相 應相對末端的相對鉗口。

根據本發明的另一方面，所述加熱構件包含：以電氣方式連接到 鉗口的電流源；以及鉗口與工件之間的電氣連接。

根據本發明的另一方面，所述鉗口承載在可移動的擺臂上，所述 擺臂適于圍繞工作面卷繞工件。

根據本發明的另一方面，所述成形設備進一步包含溫度控制構件， 該控制構件用于在執行成形的同時控制工作溫度。

根據本發明的另一方面，所述成形設備進一步包含用于使抵靠著 工作面所成形的工件在工作溫度下維持一選定保壓時間的構件。

根據本發明的另一方面，所述成形設備進一步包含罩殼，其中用 罩殼包圍模具和工件的第一部分。

根據本發明的另一方面，所述罩殼包含埠構件，用于允許工件的 第二部分從罩殼中突出。