[發明專利]一種基于超低溫加工的合金管件旋壓成形工藝

在審

• 申請號: 202010585420.6
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111822573A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李鳴;趙欣;王榮祥;沈一洲
• 申請（專利權）人: 江蘇華陽管業股份有限公司
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;B21D37/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 滕敏

本發明公開了一種基于超低溫加工的合金管件旋壓成形工藝，該工藝為：首先將合金管件和芯模裝夾到主軸上，控制管件和芯模的水平放置，繼而在管坯尾端安裝尾頂，用尾頂支撐芯模的非夾持端，然后選擇合適的旋壓成形參數，對合金管金進行旋壓成形加工。在整個旋壓加工過程中，加工區域采用超低溫冷卻加工方式，降低成形溫度至超低溫范圍，改善加工區域的摩擦狀態，最終獲得高加工精度、高表面質量和高綜合機械性能的成形合金管件。

技術領域

本發明涉及金屬空心構件先進制造技術領域，特別涉及一種基于超低溫加工的合金管件旋壓成形工藝。

背景技術

金屬旋壓技術是一種少無切削加工工藝，綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環軋和滾壓等工藝特點。作為塑性成形的一個分支，具有金屬變形條件好、材料利用率高、柔性好及成本低等特點。旋壓技術目前已成為小批量、多品種對稱及非對稱回轉體空心薄壁件的核心加工方法，發展前景廣闊。不僅在輕工業中占有重要地位，而且在航空、航天中應用較廣的輕合金材料成形也得到了廣泛應用。

目前，越來越惡劣的服役環境對合金管件的旋壓加工質量提出了嚴峻的挑戰，包括尺寸精度高、內外表面質量好、力學及機械性能良好等要求。然而，目前傳統的旋壓成形工藝在加工過程中會放出大量的變形熱，產生的熱量無法及時散發，使得成形管件的表面加工質量降低，材料微觀組織變形不均勻，進而降低旋壓件的抗拉強度、屈服強度和硬度，嚴重影響合金管件在實際服役環境下的疲勞性能和使用壽命。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提出一種基于超低溫加工的合金管件旋壓工藝，使得旋壓過程中產生的熱量可以及時散發，防止材料微觀組織變形不均勻，有效提高旋壓加工精度和材料表面加工質量。

技術方案：本發明提供的一種基于超低溫加工的合金管件旋壓成形工藝，包括以下步驟：

1）選取合適壁厚和合適管徑的合金管件為旋壓加工材料；

2）將合金管件套在芯模上，固定芯模和合金管件的相對位置；

3）將合金管件和芯模裝夾到旋轉主軸上，在安裝過程中控制管件和芯模的水平放置，并在管坯尾端安裝尾頂，用尾頂支撐芯模的非夾持端，實現對管坯在旋壓成形過程中軸向跳動的控制；

4）選擇合適的旋輪直徑、旋輪圓角半徑、旋輪進給量、主軸轉速、旋壓路徑和尾頂拉力，對合金管件進行旋壓成形加工；在整個旋壓加工過程中，尾頂對管坯施加軸向拉力，控制管坯的軸向跳動，加工區域采用超低溫冷卻加工方式，降低成形溫度至超低溫范圍，改善加工區域的摩擦狀態；

5）旋壓程序完成后退出旋輪、卸下尾頂，將合金管件從芯模上取下，通過銑切的方式切除余料，獲得最終成形合金管件。

本發明中，所述步驟1）中的合金管件為鋁合金、鎳基高溫合金等金屬材料。

本發明中，所述步驟3）中的尾頂運動方向和材料的流動方向保持一致。

本發明中，所述步驟4）中的旋輪直徑為120~360 mm，旋輪圓角半徑為2-10 mm，旋輪進給量為0.1~3.0 mm/r，主軸轉速為400~800 r/min。

本發明中，所述步驟4）中的尾頂軸向拉力可控，通過對管坯施加的軸向拉力實現對材料軸向流動的控制，避免管件成形彎曲或者厚度不均勻。

本發明中，所述步驟4）中的超低溫冷卻加工，采用沸點低、易汽化的液氮作為冷卻介質，而在冷卻介質的施加方式中，選擇具有冷卻效果好、浪費小等優勢的內噴式冷卻技術進行超低溫冷卻加工；超低溫范圍在-100 ℃~-200 ℃。