一种钛复合板封头的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种金属材料加工工艺制造方法，特别是一种钛复合板封头的制造方法，该制造方法包括：模具设计：计算上模压头直径，下模拉环出口直径，上、下模间的间隙，下模拉环圆角；拼接复合板；超声检测；模具打磨清理；坯料前期处理；加热：采用天然气炉加热；冲压成形：成形工艺采用三次成形；旋压成形；切割坡口；酸洗处理；打磨；渗透探伤检测；封头堆叠。本发明专利技术方法，冲压过程稳定，变形均匀、顺畅，确定的热加工制度可行，工艺参数合理，工件尺寸控制较好，金属流线分布合理，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属材料加工工艺制造方法，特别是一种钛复合板封头的制造方法。
技术介绍
钛复合板是一种优良的工程结构材料，随着其用量的逐年扩大，在各种工程结构和设备的加工制造中的应用越来越多。由于钛复合板的屈服强度与抗拉强度接近，屈服极限与弹性模量的比值大，冷成形时存在塑性变形差，易开裂，且回弹力大，热成形温度范围窄、容易吸收有害气体等缺点，使其成形加工比较困难，若方法不当或工艺不合理，往往造成工件无法满足技术要求，成形较为困难，极容易造成成形时撕裂等问题，造成报废。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，从而提供一种钛复合板封头的制造方法，冲压过程稳定，变形均匀、顺畅，确定的热加工制度可行，工艺参数合理，工件尺寸控制较好，金属流线分布合理，性能稳定。按照本专利技术提供的技术方案，一种钛复合板封头的制造方法，包括：(1)、模具设计：模具设计时，对成形过程和产品尺寸影响较大的因素主要是：上模压头直径D1，下模拉环出口直径D2，上、下模间的间隙Z，下模拉环圆角R的选用；上模：冲压后的封头在冷却过程中，金属收缩，使得封头直径减小。因此，上模设计时，应适当加大上模压头直径的尺寸。上模压头直径D1＝Do(1+ε％)，式中：Do为封头理论直径，ε为封头直径的平均收缩量，取0.6～0.8％。上模材料：铸钢；下模：主要考虑下模拉环出口直径D2和下模拉环圆角R，它们是保证成形顺r>利进行的关键尺寸。下模拉环出口直径D2-D1+2Z，Z为上、下模间的间隙。Z值的确定取决于坯料的公称厚度、坯料厚度的正公差以及成形后封头上部的增厚量等因素。Z和R值的大小对成形质量的关系重大。Z，R过小，将使成形时的径向拉伸力增大，拉伸成形困难，并使工件的减薄量增加，严重时，造成工件撕裂。过大的Z，R，易引起起皱。设计时，Z＝1.06t，R＝(2.5～3.5)t，t为坯料板厚。下模材料：内模铸铁，外模铸钢；(2)、拼接复合板：将所需钛复合板进行拼接，拼接板材作为成形钛复合板封头的坯料，拼接板材须在焊缝上进行点焊贴条，贴条应比焊缝留空宽度窄3～4mm，将焊缝复层完全焊完；(3)、超声检测：钛复合板经过100％的超声检测；(4)、模具打磨清理：压制前对模具进行打磨清理；(5)、坯料前期处理：坯料边部打磨清理，去除周边火焰切割时产生的氧化以及周边毛刺；坯料冲压前将表面边部进行削斜处理，斜削角度为4～5°，边部最大削去厚度为坯料厚度的11％；加热前需要将钛复合板坯料表面清理干净，并涂覆硼硅酸盐润滑剂，硼硅酸盐润滑剂的双面涂覆量为：120～220g/m2，涂覆时硼硅酸盐润滑剂温度为6～22℃；(6)、加热：采用天然气炉加热，在炉内垫放不锈钢板，经过第一次冷预成形的坯料在炉内温度350～400℃时进炉，然后将炉内升温速度控制在150～180℃/小时，升温至600～880℃，坯料在炉内保温时间为沿厚度方向1.5～2.8min/mm，终压温度控制在600～700℃；(7)、冲压成形：成形工艺采用三次成形，第一次冷预成形，坯料在常温状态下进行冲压，压制封头成形总高度的60～62％，然后将经过第一次冷预成形的坯料送入炉内加热，加热到坯料温度达到600～880℃，进行第二次热预成形，压制封头成形总高度的73～75％，然后再将坯料送入炉内加热，加热到坯料温度达到650～750℃，进行第三次热终成形，确保终压温度保持在600～700℃，压制封头成形总高度的100％；(8)、旋压成形：针对封头园角和直边的形成，使封头温度维护在100～500℃的状态下进行旋压作业，用3～6台排枪喷火器对封头进行等间隔加热保温，确保钛复合板温度始终在100～500℃安全范围内；(9)、切割坡口：选用等离子切割形式进行坡口加工，切割坡口前对封头按形面进行校准，再定切割高度，切割坡口前封头内壁涂抹石灰水，防止切割飞溅粘在钛复合板上，切割坡口后，对坡口进行打磨光亮，去除一切切割残渣；(10)、酸洗处理：将成型封头进行酸洗，去除表面的焊渣、熔渣、油污、氧化皮等污物，将盐酸液均匀涂满封头外表面，盐酸浓度：7～19％，酸洗时间：15～30分钟，再使用大量清水进行冲洗，在表面形成一层钝化膜；(11)、打磨：封头上的划伤及其他缺陷，进行打磨处理；(12)、渗透探伤检测：对封头缺陷检测，检验合格产品并入库；(13)、封头堆叠：钛复合板封头之间必须使用瓦楞纸对各个封头之间进行隔垫，防止运输途中的颠簸造成封头的二次划伤。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种钛复合板封头的制造方法，冲压过程稳定，变形均匀、顺畅，确定的热加工制度可行，工艺参数合理，工件尺寸控制较好，金属流线分布合理，性能稳定；工件内径与模具压头直径一致，在冲压时工件与模具的贴合性好，工件冲压后的收缩小；工件成形后的最大减薄处出现在工件底部，并沿底部向上端的方向逐渐变小，在距工件上端边缘约100mm处开始增厚，其最大减薄率为9.30％，满足CD130-87《钛制设备技术条件》中减薄率≤15％的要求。附图说明图1是钛复合板封头产品示意图。图2是钛复合板封头成形示意图。图2中：1.上模，2.钛复合板坯料，3.下模。模具装配在专用的液压机上，由上模、下模组成，成形时加热好的钛复合板圆形坯料放入下模上部凹腔内，上模下行挤压坯料成形为封头毛坯。具体实施方式：下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术应用于￠1700/50mm规格的TA1/Q345R钛复合板封头，具体实施方式如下：(1)、模具设计：封头直径1700mm，壁厚50mm，根据技术方案的公式计算上模压头直径D1取1710mm，下模拉环出口直径D2取1816mm，上、下模间的间隙Z取53mm，下模拉环圆角R取125mm；(2)、拼接复合板：将所需钛复合板进行拼接，拼接板材作为成形钛复合板封头的坯料，拼接板材须在焊缝上进行点焊贴条，贴条应比焊缝留空宽度窄3mm，将焊缝复层完全焊完；(3)、超声检测：钛复合板经过100％的超声检测；(4)、模具打磨清理：压制前对模具进行打磨清理；(5)、坯料前期处理：坯料边部打磨清理，去除周边火焰切割时产生的氧化以及周边毛刺；坯料冲压前将表面边部进行削斜处理，斜削角度为4°，边部最大削去厚度为5.5mm；加热前需要将钛复合板坯料表面清理干净，并涂覆润滑剂，涂覆的润滑剂为北京天力创玻璃科技开发有限公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛复合板封头的制造方法，包括：(1)、模具设计：上模压头直径D1，下模拉环出口直径D2，上、下模间的间隙Z，下模拉环圆角R按照如下公式确定：上模压头直径D1＝Do(1+ε％)，数值取整，单位：mm。上模材料：铸钢；下模拉环出口直径D2＝D1+2Z，数值取整，单位：mm。下模材料：内模铸铁，外模铸钢；Z＝1.06t，单位：mm；R＝(2.5～3.5)t，单位：mm；式中：Do为封头理论直径，单位：mm；ε为封头直径的平均收缩量，取0.6～0.8％；t为坯料板厚，实际数值取整，单位：mm；(2)、拼接复合板：将所需钛复合板进行拼接，拼接板材作为成形钛复合板封头的坯料，拼接板材须在焊缝上进行点焊贴条，贴条应比焊缝留空宽度窄3～4mm，将焊缝复层完全焊完；(3)、超声检测：钛复合板经过100％的超声检测；(4)、模具打磨清理：压制前对模具进行打磨清理；(5)、坯料前期处理：坯料边部打磨清理，去除周边火焰切割时产生的氧化以及周边毛刺；坯料冲压前将表面边部进行削斜处理，斜削角度为4～5°，边部最大削去厚度为坯料厚度的11％；加热前需要将钛复合板坯料表面清理干净，并涂覆硼硅酸盐润滑剂，硼硅酸盐润滑剂的双面涂覆量为：120～220g/m2，涂覆时硼硅酸盐润滑剂温度为6～22℃；(6)、加热：采用天然气炉加热，在炉内垫放不锈钢板，经过第一次冷预成形的坯料在炉内温度350～400℃时进炉，然后将炉内升温速度控制在150～180℃/小时，升温至600～880℃，坯料在炉内保温时间为沿厚度方向1.5～2.8min/mm，终压温度控制在600～700℃；(7)、冲压成形：成形工艺采用三次成形，第一次冷预成形，坯料在常温状态下进行冲压，压制封头成形总高度的60～62％，然后将经过第一次冷预成形的坯料送入炉内加热，加热到坯料温度达到600～880℃，进行第二次热预成形，压制封头成形总高度的73～75％，然后再将坯料送入炉内加热，加热到坯料温度达到650～750℃，进行第三次热终成形，确保终压温度保持在600～700℃，压制封头成形总高度的100％；(8)、旋压成形：针对封头园角和直边的形成，使封头温度维护在100～500℃的状态下进行旋压作业，用3～6台排枪喷火器对封头进行等间隔加热保温，确保钛复合板温度始终在100～500℃安全范围内；(9)、切割坡口：选用等离子切割形式进行坡口加工，切割坡口前对封头按形面进行校准，再定切割高度，切割坡口前封头内壁涂抹石灰水，防止切割飞溅粘在钛复合板上，切割坡口后，对坡口进行打磨光亮，去除一切切割残渣；(10)、酸洗处理：将成型封头进行酸洗，去除表面的焊渣、熔渣、油污、氧化皮等污物，将盐酸液均匀涂满封头外表面，盐酸浓度：7～19％，酸洗时间：15～30分钟，再使用大量清水进行冲洗，在表面形成一层钝化膜；(11)、打磨：封头上的划伤及其他缺陷，进行打磨处理；(12)、渗透探伤检测：对封头缺陷检测，检验合格产品并入库；(13)、封头堆叠：钛复合板封头之间必须使用瓦楞纸对各个封头之间进行隔垫，防止运输途中的颠簸造成封头的二次划伤。...

【技术特征摘要】
1.一种钛复合板封头的制造方法，包括：
(1)、模具设计：上模压头直径D1，下模拉环出口直径D2，上、下模间的间
隙Z，下模拉环圆角R按照如下公式确定：
上模压头直径D1＝Do(1+ε％)，数值取整，单位：mm。上模材料：铸钢；
下模拉环出口直径D2＝D1+2Z，数值取整，单位：mm。下模材料：内模铸铁，外
模铸钢；
Z＝1.06t，单位：mm；
R＝(2.5～3.5)t，单位：mm；
式中：Do为封头理论直径，单位：mm；
ε为封头直径的平均收缩量，取0.6～0.8％；
t为坯料板厚，实际数值取整，单位：mm；
(2)、拼接复合板：将所需钛复合板进行拼接，拼接板材作为成形钛复合板
封头的坯料，拼接板材须在焊缝上进行点焊贴条，贴条应比焊缝留空宽度窄3～
4mm，将焊缝复层完全焊完；
(3)、超声检测：钛复合板经过100％的超声检测；
(4)、模具打磨清理：压制前对模具进行打磨清理；
(5)、坯料前期处理：坯料边部打磨清理，去除周边火焰切割时产生的氧化
以及周边毛刺；坯料冲压前将表面边部进行削斜处理，斜削角度为4～5°，边部
最大削去厚度为坯料厚度的11％；加热前需要将钛复合板坯料表面清理干净，并
涂覆硼硅酸盐润滑剂，硼硅酸盐润滑剂的双面涂覆量为：120～220g/m2，涂覆时
硼硅酸盐润滑剂温度为6～22℃；
(6)、加热：采用天然气炉加热，在炉内垫放不锈钢板，经过第一次冷预成
形的坯料在炉内温度350～400℃时进炉，然后将炉内升温速度控制在150～180

\t℃/小时，升温至600～880℃，坯料在炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘熹，顾蔚枫，唐国强，潘长标，
申请(专利权)人：无锡市前洲西塘锻压有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32