[發(fā)明專(zhuān)利]一種錐形薄壁構(gòu)件劇烈塑性成形方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111445868.9
• 申請(qǐng)日: 2021-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114147426A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳洋;宋陽(yáng)曦;舒大禹;蘇柳;詹紅;屈俊岑;趙祖德;王長(zhǎng)朋;陳文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B23P15/00
• 分類(lèi)號(hào): B23P15/00;B21B1/18;B21B37/74;B21D22/02;B21D37/18;C21D9/00;C22F1/02;C22F1/18
• 代理公司: 重慶弘旭專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 文巍

本發(fā)明提供了一種錐形薄壁構(gòu)件劇烈塑性成形方法，包括連續(xù)擠軋大塑性變形、多道次沖壓成形、低溫去應(yīng)力熱處理，所述連續(xù)擠軋大塑性變形中坯料加熱溫度100～220℃，所述多道次沖壓成形是在三向壓應(yīng)力作用下經(jīng)過(guò)多道次沖壓成形；所述低溫去應(yīng)力熱處理的溫度150～260℃。本發(fā)明克服了常規(guī)制備方法獲得組織不均勻、尺寸精度不高、內(nèi)部質(zhì)量差等技術(shù)難題，使制備的薄壁構(gòu)件組織細(xì)晶化、尺寸精確化、表面光亮化、性能穩(wěn)定化，提升聚能戰(zhàn)斗部的侵徹威力、穩(wěn)定性。同時(shí)還具有生產(chǎn)效率高、工藝穩(wěn)定性好、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬塑性成形技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種錐形薄壁構(gòu)件劇烈塑性成形方法。

背景技術(shù)

薄壁件具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于航空航天、汽車(chē)、藥型罩等領(lǐng)域。但由于其剛性差、強(qiáng)度弱，結(jié)構(gòu)受力形式復(fù)雜，難以按照經(jīng)典理論進(jìn)行受力分析，制造過(guò)程中極易發(fā)生變形、失穩(wěn)和振動(dòng)等問(wèn)題，制造難度極大，是公認(rèn)的復(fù)雜制造工藝。而錐形變形區(qū)域及變形特點(diǎn)均與圓筒形件不同，變形程度大，既易產(chǎn)生變薄破裂，又易產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，因此錐形薄壁件的加工更是困難。

現(xiàn)有的錐形薄壁構(gòu)件塑性成形工藝以沖壓、旋壓、溫?cái)D壓為主，沖壓法是局部成形，板材各向異性嚴(yán)重，在變形弱區(qū)或劇烈變形區(qū)往往存在混晶組織；旋壓法其織構(gòu)不對(duì)稱(chēng)、組織不均勻，內(nèi)錐與芯模貼合度不高，圓度達(dá)到0.05mm、旋壓痕跡0.02～0.08mm；溫?cái)D壓配合切削加工法，內(nèi)部晶粒隨溫度的升高而迅速長(zhǎng)大，表面氧化嚴(yán)重，需要經(jīng)過(guò)切削加工，內(nèi)表面帶有約0.10mm加工刀痕，尺寸精度低，內(nèi)外錐面同軸度約0.05mm。因此，現(xiàn)有錐形薄壁構(gòu)件的加工工藝普遍存在大尺寸坯料內(nèi)部缺陷多、晶粒度、組織均勻性差、不同部位應(yīng)力值不一致，表面質(zhì)量低、尺寸精度低、尺寸穩(wěn)定性差、有加工刀痕等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決了在無(wú)切削加工工藝下，錐形薄壁構(gòu)件的超細(xì)晶組織均勻化與幾何尺寸高精度協(xié)同制造技術(shù)難題。

本發(fā)明是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種錐形薄壁構(gòu)件劇烈塑性成形方法，包括連續(xù)擠軋大塑性變形、多道次沖壓成形、低溫去應(yīng)力熱處理，所述連續(xù)擠軋大塑性變形中坯料加熱溫度100～220℃，所述多道次沖壓成形是在三向壓應(yīng)力作用下經(jīng)過(guò)多道次沖壓成形；所述低溫去應(yīng)力熱處理的溫度150～260℃。

優(yōu)選的，所述連續(xù)擠軋大塑性變形采用氮?dú)鈱?duì)棒材加熱、擠軋過(guò)程進(jìn)行防氧化保護(hù)，擠軋出口采用40～60℃水封冷卻。

優(yōu)選的，所述連續(xù)擠軋大塑性變形，棒材加熱溫度100～220℃，擠軋速度10～30mm/s。根據(jù)擠壓速度和棒材直徑選擇，棒材直徑20～30mm、擠軋速度15～30mm/s，加熱溫度150～220℃；棒材直徑10～20mm、擠軋速度10～15mm/s，加熱溫度100～150℃。根據(jù)擠軋板材的規(guī)格選擇，板材厚度1～2mm時(shí)，擠軋速度15～30mm/s；板材厚度3～6mm時(shí)，擠軋速度10～15mm/s。

優(yōu)選的，所述多道次沖壓成形的變形速率為5～10mm/s，經(jīng)過(guò)3～9道次的沖壓成形，根據(jù)構(gòu)件形狀、幾何尺寸、壁厚等，確定沖壓成形道次。

優(yōu)選的，低溫去應(yīng)力熱處理是在150～260℃保溫2～5h，真空度≥3×10^-3Pa。

一種錐形薄壁構(gòu)件劇烈塑性成形方法，經(jīng)過(guò)下列工藝步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)材料準(zhǔn)備：依據(jù)錐形構(gòu)件零件圖，確定構(gòu)件最大壁厚，并依據(jù)塑性加工成形理論與近均勻塑性變形原理，選取直徑10～30mm棒材，材料牌號(hào)可以是Ta、TaW2.5、TU1等材料。