[發明專利]一種鈦合金型材拉彎成形并原位熱處理方法

有效

• 申請號: 201410827568.0
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104561869A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 劉寶勝;吳為;鄧武警;呂鳳工
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李秀蕓

技術領域

本發明涉及金屬成形加工技術領域，特別涉及一種鈦合金型材拉彎成形并原位熱處理方法。

背景技術

型材零件是構成飛機主承力框架的重要結構件，其成形質量直接關系到飛機的裝配精度、整機氣動外形、使用壽命，成為影響飛機研制及保證飛機整體服役性能的技術關鍵，也是影響飛機制造周期、成本和效益的主要因素之一。

下面介紹現有常用的型材零件成形技術：

1、型材電熱拉彎成形技術

鈦合金在室溫條件下塑性較差，通過提升溫度使其塑性增加，采用自阻加熱方法，通過低壓大電流使型材自身加熱，是鈦合金型材拉彎成形的重要且有效的措施之一。鈦合金型材電熱拉彎成形工藝是利用鈦合金導熱性能低、電阻系數大的特性，在型材坯料彎曲成形過程中持續通過較大的電流，利用該段型材坯料自身電阻產生的焦耳熱進行加熱，加熱到成形溫度并帶電拉彎成形的工藝。能夠較好地解決鈦合金型材室溫塑性差難成形的技術難點，可廣泛應用于軍事戰車、軍用船舶、飛行器上的框、緣條等結構零件的彎曲成形。國內在90年代開始研究自阻加熱拉彎成形技術，采用工藝路線主要為：坯料通電加熱、到溫斷電、拉伸+拉彎+拉伸、熱校形、卸載。美國Cyril?Bath公司為滿足波音公司復合材料機身鈦合金框梁零件的需求，與鈦合金制造商RTI國際金屬公司合作開發鈦合金電熱拉彎設備，在波音公司787飛機上取得實際工程應用。

2、鈦合金型材自阻加熱拉彎成形與熱蠕變技術

申請號為201210303645.3的專利申請文件公開了一種型材熱拉彎蠕變復合成形系統及其使用方法。采用自阻加熱系統對型材進行加熱，直至型材溫度達到預設的拉彎成形溫度值，經過預拉、包覆、補拉過程完成拉彎成形，再采用安裝于拉彎機平臺上的加熱箱使型材保持蠕變溫度，完成蠕變過程。

上述技術方案在實際運用中，工藝經歷多次熱循環，容易造成型材強度低于母材，難以滿足性能要求。若采用鈦合金型材電熱拉彎成形后再在加熱爐內熱處理提高強度的工藝，為防止熱處理變形，型材電熱拉彎成形后的零件需要通過復雜的專用夾具夾持住，工裝還必須能夠提供巨大的合模力，將夾具與零件一起放置在加熱爐內進行熱處理，工藝過程復雜，且專用工裝復雜且僅能提供合模壓力，變形控制效果不明顯。

發明內容

為解決現有技術的問題，本發明提出一種鈦合金型材拉彎成形并原位熱處理方法，解決實際生產中型材貼模困難且強度降低的問題。通過自阻加熱的方式，在拉彎模具內進行鈦合金型材拉彎成形，固溶淬火時型材仍然在拉彎模具內。冷卻淬火后在均溫爐輔助下通過時效強化調控鈦合金型材強度，使獲得的零件達到性能要求。

為實現上述目的，本發明提供了一種鈦合金型材拉彎成形并原位熱處理方法，該方法包括：

在型材坯料表面涂抹防氧化陶瓷涂層；

開啟均溫爐，使所述均溫爐升溫至第一溫度；

通過固定部件將型材兩端固定；

對型材加熱，溫度升至第一溫度，在所述均溫爐的作用下，使型材的溫度穩定在第一溫度允許范圍；

在第一溫度允許范圍內，按照固定部件在拉彎模具上的運動軌跡，將型材拉彎成形至貼模，并保持拉彎成形過程中補拉量不變；

在所述拉彎模具端輸入保護氣體，使得型材的加熱段處于氣體保護狀態下；

對型材進一步加熱，升溫至第二溫度，并使型材的溫度在固溶時間段內穩定在第二溫度允許范圍；

在第二溫度允許范圍內，將靠模與所述拉彎模具合模；

固溶完成后，對型材進行強制冷卻淬火至室溫，在淬火過程中，使型材在靠模與拉彎模具合模后的腔體內處于模具約束狀態；同時，關閉保護氣體；

調節均溫爐的溫度為第三溫度；

在保持補拉量的狀態下，將腔體內的型材調溫至第三溫度，在所述均溫爐的作用下，使型材的溫度在時效時間段內穩定在第三溫度允許范圍；

達到時效時間段后，腔體內的型材自然冷卻至室溫，獲得鈦合金型材零件。

優選地，該方法在所述調節均溫爐的溫度為第三溫度的步驟之前還包括：

對腔體內的型材加熱，溫度升至第一溫度，在第一溫度允許范圍內對型件進行補拉；同時，保持補拉時的變形量不變。

優選地，所述第一溫度的范圍為：500℃～700℃。

優選地，所述第二溫度的范圍為920℃～950℃。

優選地，所述第三溫度的范圍為480℃～600℃。

優選地，所述升溫的方法為電流自阻加熱。

優選地，所述固定部件為夾鉗。