[發明專利]艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法

有效

• 申請號: 202011043463.8
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112246947B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 馬曠;韓慶波;康斌;唐旭亮;吳欽
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14;B21J5/00;B21D51/38;B21D51/44
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

1.一種艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，氣瓶包括底部封頭(1)、圓柱段(2)、頭部封頭(3)和瓶口(4)；其特征在于：成形與加工方法的具體過程如下：

1)鍛件坯料鍛造

將鈦合金圓鋼坯料鍛造成鍛件坯料，鍛件坯料一端的圓周邊留有供強力旋壓的加工余量L1，且鍛件坯料的鍛造溫度為800℃～960℃；鈦合金為TC4鈦合金；

2)強力旋壓坯料加工

將鍛件坯料數控加工成強力旋壓坯料，并將鍛件坯料的臺階面一端按照氣瓶最終尺寸加工成底部封頭；

3)強力旋壓成形圓筒段

采用強力旋壓機正向強力熱旋壓成形圓筒段，旋壓后保證圓筒段長度L3有加工余量；強力旋壓圓筒段加熱溫度為550℃～750℃；

4)無芯模熱旋壓成形頭部封頭

采用熱旋壓機無芯模正向熱旋壓成形頭部封頭，多道次逐步成形，封底后多道次逐漸加長成形瓶口，并保證圓筒段長度L3為正偏差；采用紅外測溫儀控制加熱溫度，控制溫度為900℃～980℃；頭部封頭旋壓道次為18～26；頭部封頭封底后3～5道次逐漸加長成形瓶口；

5)無縫氣瓶固溶、時效熱處理及瓶口加工

對鈦合金無縫氣瓶進行固溶、時效熱處理；以瓶口外圓d3為基準加工瓶口。

2.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：還包括無縫氣瓶壓力試驗和內外表面噴丸處理。

3.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟1)中，鍛件坯料外圓面的另一端為臺階面，對應地，鍛件坯料內型面的另一端為圓臺面，加工余量L1為2mm～5mm。

4.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟2)中，強力旋壓坯料長度L2保證強力旋壓后長度不小于L3+10mm～30mm，L3為圓筒段的長度。

5.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟2)中，強力旋壓坯料內外型面的同軸度誤差不大于0.1mm，端面與軸線的垂直度誤差不大于0.1mm，表面粗糙度不大于Ra3.2。

6.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟2)中，強力旋壓坯料厚度t2保證首道次30％減薄率，旋壓力不大于旋壓機的額定旋壓力，并保證強力旋壓拉力對底部封頭產生的拉應力不大于材料屈服強度的80％。

7.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟3)中，圓筒段的長度L3＝L4+4×10⁶W/4.5π[(d1+2t1)²-d1²]+30mm～60mm，其中，L4為氣瓶圓柱段長度mm，W為頭部封頭的重量kg，d1為氣瓶圓柱段的內徑mm，t1為氣瓶圓柱段的壁厚mm；旋壓芯模外徑比強力旋壓坯料內徑d1小0.5mm～1.0mm。

8.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟4)中，瓶口成型后，瓶口外徑為d2+3mm～6mm，瓶口內徑為d3-3mm～6mm，瓶口長度為L5+4mm～10mm。

9.根據權利要求1所述艦船用鈦合金高壓無縫氣瓶的成形與加工方法，其特征在于：所述步驟5)中，固溶制度為910℃～960℃保溫1～2小時空冷，時效制度為500℃～560℃保溫4～8小時空冷。