[發明專利]α-β兩相鈦合金多臺階大型異形環件的成形方法

在審

• 申請號: 201510868082.6
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105382159A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 魏志堅;張衡;劉志棋;俞應煒;文瑞
• 申請（專利權）人: 貴州安大航空鍛造有限責任公司
• 主分類號: B21H1/06
• 分類號: B21H1/06;B21H1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多臺階大型異形環件的成形方法，特別是涉及了α-β兩相鈦合金多臺階大型異形環件的成形方法。

背景技術

異形環鍛件按照零件外形輪廓設計，能有效提高材料利用率、獲得比較理想的性能及與零件外形輪廓相匹配的流線。但是實際中零件的形狀往往千奇百怪，很難做到完全按照零件外形輪廓設計，只能設計成與零件截面相近而又比較簡單的異形環鍛件，這種方法與矩形環鍛件相比，其材料利用率雖然有所提高，但是提升量有限。目前，軋制成形的異形環件大多為簡單的異形環件，例如，僅有一個、兩個或三個臺階的異形環。而對于含有多個臺階(三個以上)的大型異形環件，其截面變化復雜，對于坯料及模具的設計要求非常高，國內外很少有廠家能夠直接軋制成形。

2013年01月16日公開的中國發明專利說明書CN102873511A公開了一種擁有三個臺階的復雜截面環件徑向軋制成形方法，該方法先將圓柱形棒材鋸切成適當尺寸的料段，將料段從室溫均勻加熱到奧氏體溫度并保溫后，經滾圓、鐓粗并模鍛成兩端有凹孔的預鍛件，最后在預鍛件中間沖孔、沖連皮得到軋制用環件毛坯，在將毛坯回爐加熱，當溫度達到目標溫度并保溫后取出，放入徑向軋環機封閉式孔型內軋制成形，經過多轉軋制變形成為規定形狀尺寸的擁有三個臺階的復雜截面環形鍛件，在經正火、回火熱處理以保障力學性能，最后將鍛件切削加工成成品環件。該方法成形的三臺階環件，軋制的過程中，與模具的接觸都是平面接觸，因此成形較為簡單。而對于復雜的多臺階異形環件，采用該方法成形時，由于坯料或模具設計不合理，或者軋制過程中坯料和模具的匹配不合理，都會嚴重影響成形效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種α-β兩相鈦合金多臺階大型異形環件的成形方法，該方法通過對制圖軟件輔助制備中間環坯，以及對軋制過程與脹形過程進行控制，實現α-β兩相鈦合金多臺階大型異形環件的成形。

為解決上述技術問題，本發明所述α-β兩相鈦合金多臺階大型異形環件的成形方法，其技術方案包括以下步驟：

根據α-β兩相鈦合金多臺階大型異形環件的結構特點，借助制圖軟件從高度方向上等距逐層切割鍛件截面，獲取多臺階大型異形環件截面面積數據并制成曲線，得到多臺階大型異形環件截面面積與高度的變化關系；再根據多臺階大型異形環件截面面積與高度的變化趨勢，以及等體積原則，通過在制圖軟件上進行描點，繪制中間環坯的截面面積與高度的變化關系曲線，從而可以獲得中間環坯外形及尺寸；

取一定規格的α-β兩相鈦合金棒材，加熱至鍛造溫度后，再經過鐓粗、沖孔、預軋成矩形環坯；按照中間環坯的外形及尺寸，經過胎膜成形獲得中間環坯；

將中間環坯套入環軋機的芯輥中，將中間環坯所在的工作臺面抬高5mm～10mm，直到中間環坯被完全咬入后放開，使中間環坯處于傾斜狀態；驅動主輥靠近中間環坯，使主輥先與中間環坯的下端接觸；啟動環軋機，進行軋制，金屬材料開始填充模具型腔，并且由下而上逐步完成了各臺階的成形，此過程中，中間環坯從傾斜狀態恢復到正常狀態，得到異形環軋件；

將異形環軋件裝入脹形機，脹形的目標尺寸以多臺階大型異形環件的下端內徑為基準，對異形環軋件進行脹形，達到目標尺寸后，保持20s～30s，得到多臺階大型異形環件。

所述主輥的型面按照多臺階大型異形環件外徑型面進行制作，主輥的高度H₁＝H_鍛×(1+Φ)+ρ₁，式中，H_鍛為多臺階大型異形環件高度，Φ為材料的熱收縮率，ρ₁為主輥的高度補償量；ρ₁均勻分布在主輥的上下兩端。

所述芯輥的型面按照多臺階大型異形環件內徑型面進行制作，芯輥的高度H₂＝H_鍛×(1+Φ)+ρ₂，式中，H_鍛為多臺階大型異形環件高度，Φ為材料的熱收縮率，ρ₂為芯輥的高度補償量；ρ₂均勻分布在芯輥的上下兩端。

所述異形環軋件的外徑R′＝R-ε，式中，R為多臺階大型異形環件的外徑，ε為后續脹形變形量；所述異形環軋件的內徑r′＝r-ε，式中，r為多臺階大型異形環件的外徑，ε為后續脹形變形量。

所述脹形的目標尺寸r₂＝r₁×(1+Φ)+δ，式中，r₁為多臺階大型異形環件的下端內徑，Φ為材料的熱收縮率，δ為回彈補償量。