[發明專利]一種鈦合金波紋加強筒形零件成形裝置及成形方法

有效

• 申請號: 201510570966.3
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105149391B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 許沂;于傳富;丁銳;肖波;楊敏
• 申請（專利權）人: 航天海鷹（哈爾濱）鈦業有限公司
• 主分類號: B21D15/02
• 分類號: B21D15/02;B21D37/10
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙)11419
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種鈦合金波紋加強筒形零件成形裝置及成形方法，屬于金屬加工成形技術領域。

背景技術

在航空航天產品制造領域，考慮到裝載、運輸、飛行速率等因素，對結構件重量提出了極高的要求。鈦合金波紋加強筒形件產品具有耐熱、輕質、高強等優異的性能，在航空航天領域應用十分廣泛，如飛機起落架、導彈筒體、飛行器進氣道等零部件。但目前，鈦合金波紋板產品較多，而筒形件相對較少。通常采用波紋板卷焊或超塑成形(SPF)工藝制作波紋筒。其中，波紋板卷焊工藝在波紋直板成形時，易產生較大回彈，在卷焊后形成筒徑將小于設計尺寸，難以通過經驗公式控制尺寸精度，且波紋圓角處減薄嚴重常出現斷裂缺陷，此外，受到焊接變形影響，零件圓整度難以保證，焊縫附近將產生一定翹曲變形，且難以通過矯形校正。SPF工藝在成形精度上有所保證，但長時加熱容易引起晶粒的快速長大，產生材料熱損失，而嚴格的氣密性要求，使零件成形時必須有工藝端保障，降低了材料利用率。目前，尚未提出一種既能兼顧成形精度，又能有效提高成形效率、改善熱損失的成形方法。

發明內容

為解決傳統工藝尺寸精度低、成形后力學性能差、成形質量與成形效率無法兼顧的問題，本發明提出了一種鈦合金波紋加強筒形零件成形方法，所采取的技術方案如下：

本發明的目的在于提供一種鈦合金波紋加強筒形零件成形裝置。該裝置包括內模具1、外模具2、沖頭3和加載模具4，其中，內模具1設有導向筒11和底座12，導向筒11垂直固定在底座12上，在導向筒11上沿軸向設有加載通道13，加載通道13沿導向筒11的徑向均勻分布且沿徑向貫通導向筒11；外模具2內壁設有沿平行于軸向的凹槽，使外模具2的橫截面呈波紋狀，當外模具2套在內模具1后，內模具1和外模具2之間形成波紋型腔21；沖頭3為薄板型，厚度不大于加載通道13的厚度，以便于在使用時將沖頭3置于加載通道13內，沖頭3的一面為斜面，所有沖頭3放入加載通道13后在導向筒11內壁內圍成一個錐面；加載模具4設有加載柱41，加載柱41的加載端設有錐面，加載時可通過與沖頭3圍成的錐面作用將沖頭3擠入到波紋型腔21中。

優選地，所述加載通道13的數目與外模具2內壁上凹槽的數目相同。

優選地，所述加載柱41的錐面的錐度與沖頭3所圍成的錐面的錐度相同。

優選地，所述沖頭3為直角梯形，長度與導向筒11的長度相同，與模具裝配時，平行長邊與內模具1的底座12接觸，平行短邊與導向筒11的端面對齊，斜邊朝向導向筒11的內部。

優選地，所述導向筒11的長度與加載柱41的長度相同。

所述任一裝置可在筒形件的波紋成形中的應用，可用于加工鈦合金筒形零件或其他非鈦合金材料制備的筒形零件。

本發明的另一目的在于提供一種利用所述成形裝置加工鈦合金波紋加強筒形零件的成型方法。該方法是將圓形焊管5套在內模具1的導向筒11外側，再將外模具2套裝在圓形焊管5的外側，并將波紋型腔21與加載通道13對齊，將沖頭3安裝到加載通道13內，使沖頭3的斜面朝向導向筒11的內部，校正沖頭3的位置并對齊導向筒11的端面，將模具整體放置于熱成型設備中，加熱模具至工作溫度，下壓加加載模具4，通過加載柱41的錐面擠壓沖頭3實現對圓形焊管5的加載，保壓一段時間后，按照退火曲線泄壓降溫。

所述成型方法的步驟如下：

1)將鈦合金圓形焊管5套裝在內模具1的導向筒11外側，再將外模具2套在圓形焊管5的外側，并將波紋型腔21與加載通道13對齊；

2)將沖頭3安裝到加載通道13內，使沖頭3的斜面朝向導向筒11的內部，校正沖頭3的位置并對齊導向筒11的端面；

3)將步驟2裝配好的模具整體放置在熱成型設備中，并將加載模具4與壓機上臺面連接，加熱各個模具至工作溫度后下壓加載模具4，通過加載柱41的錐面擠壓沖頭3實現對圓形焊管5的加載成型，保壓一段時間后，按照退火曲線泄壓降溫。

優選地，步驟3)所述工作溫度為650℃-750℃。

優選地，步驟3)所述保壓一段時間，是保壓20-25min。

本發明獲得有益效果如下：