[發明專利]一種鈦合金薄壁翼片精確成形方法

在審

• 申請號: 201910256719.4
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109848229A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 趙熹;張治民;李國俊;于建民;徐健
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C23/02
• 分類號: B21C23/02;B21C25/02
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

一種鈦合金薄壁翼片精確成形方法，該方法涉及一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具，該模具包括方形凸模、左、右分瓣凹模和軸向凹模套；分瓣凹模合模后內部為成形件形狀的模腔；軸向凹模套內模面與分瓣凹模的外模面相合；方形凸模固定垂直沖程機構上，對準模腔開口；模腔設有型腔，型腔和模腔之間帶有斜坡端面，并設置不等長的工作帶和促流角，該方法公開了將坯料放入模腔，方形凸模向下擠壓坯料，坯料由型腔經過斜坡端面到達模腔，隨著繼續下壓，金屬坯料沿模腔端面向壁薄部分均勻流動，最終得到一次成形成形件，有效克服傳統工藝所存在的自身缺陷帶來的問題，提高成形效率和成形精度，成形件綜合力學性能好，并且降低了生產成本，適用于大批量生產。

技術領域

本發明屬于金屬塑性成形技術領域，具體涉及一種鈦合金薄壁翼片精確成形方法。

背景技術

翼片是導彈上的一個重要部件，它在導彈飛行的過程中保證導彈有良好的操縱性和穩定性，實現導彈的機動飛行，最后精確擊毀目標的目的。鈦合金具有強度高、抗腐蝕性強、比重輕、在高溫和低溫下性能穩定等特性，是制備導彈尾翼的常用材料。采用傳統機械切削工藝成形導彈尾翼，容易造成金屬流線的被切斷，使得尾翼的強度、耐腐蝕性和其他的力學性能降低，最終會限制尾翼的使用范圍和壽命，同時機械加工工藝復雜，難度大，工序多，周期長，且要將90％以上的鈦合金轉化成切屑，使生產成本進一步提高。采用精鑄或壓鑄工藝，雖可提高材料利用率，但由于尾翼翼端尺寸極小，造成在成型時難以充滿，且尾翼成形對尺寸精度、力學性能及其均勻性要求高，鑄造尾翼的機械性能達不到使用要求。采用攪拌摩擦焊也可以生產變壁厚異形構件，對于一些特殊結構部位焊接成形。但是攪拌摩擦焊的焊接部位強度比較低，成形后容易留下殘余應力等缺陷，容易受力后產生斷裂。而且并不是所有的材料(塑性差的鈦合金)都適合攪拌摩擦焊，應用局限性比較明顯。目前，采用熱擠壓成形，將坯料加熱到成形溫度后放到冷或稍加預熱的模具中成形，由于尾翼翼端壁厚差較大，造成成形過程中翼端金屬流速不一致，同時由于成形過程模具受熱、散熱的隨意性大，導致坯料溫度不均勻，變形抗力波動大，組織結構差異，力學性能差，同時使擠壓件殘余應力大，易產生變形，產品精度難以保證，有時甚至產生開裂等缺陷。造成尾翼成品率低，材料及加工浪費，成本居高不下的局面。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提出一種鈦合金薄壁翼片精確成形方法，能夠有效克服傳統機械擠壓成形和鑄造、焊接制造工藝所存在的自身缺陷帶來的問題，成形效率和成形精度高。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鈦合金薄壁翼片精確成形方法，該方法涉及一種鈦合金薄壁翼片精確成形模具，該模具包括方形凸模、左分瓣凹模、右分瓣凹模和軸向凹模套；左、右分瓣凹模為兩個垂直非對稱結構，固定在各自的水平沖程機構上水平相向或者相反移動，左、右分瓣凹模合模后內部為成形件形狀的模腔；軸向凹模套套于分瓣凹模外部，由滑動機構帶動軸向凹模套上下移動，軸向凹模套內模面與分瓣凹模的外模面相貼合；方形凸模固定在分瓣凹模上方的垂直沖程機構上，對準固定分瓣凹模的模腔開口；所述的模腔的上方設有放置坯料的型腔，型腔和模腔之間帶有促進金屬流動的斜坡端面，斜坡端面和模腔之間設置不等長的工作帶和促流角，該方法的步驟包括下料、預加熱及裝配、多向擠壓、脫模，具體為：

S1下料：將坯料從原料中按照一定尺寸裁剪下來；

S2預加熱：裝配以前，先將該模具的左、右分瓣凹模，方形凸模和軸向凹模套預熱；

將該模具進行裝配：先將軸向凹模套與滑動機構固定，方形凸模與垂直沖程結構固定，然后將左分瓣凹模和右分瓣凹模分別與水平沖程機構的水平缸聯接，坯料在放入前預熱；

S3多向擠壓：先通過水平沖程機構驅動左、右分瓣凹模相對運動，待左、右分瓣凹模完全合模后，坯料放入型腔，啟動滑動機構，軸向凹模套向下運動，軸向凹模套內模面和左、右分瓣凹模的外模面完全接觸后，啟動垂直沖程帶動方形凸模向下擠壓坯料，金屬坯料由型腔經過斜坡端面到達模腔，隨著方形凸模繼續下壓，金屬坯料沿模腔端面向壁薄部分均勻流動，成形件擠壓完成；