一种高温合金变径管强力旋压成形方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温合金变径管强力旋压成形方法及装置，该方法为：首先将高温合金管材固定在主轴，测量轴向跳动，控制管材平稳的安装在主轴上，继而在尾顶上安装芯棒，将芯棒插入管坯中,然后选择合适的旋压成形工艺，并利用尾顶的运动对管坯施加拉力，控制旋压成形中管材的成形长度及厚度，此时高温合金材料在旋轮的进给作用下和尾顶的拉力下，实现高温合金变径管旋压成形，最终得到壁厚均匀的多段变径管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属复杂空心构件先进制造
，特别涉及高温合金旋压成形方法及装置。
技术介绍
高温合金变径管因具有良好的高温性能广泛应用于核能工程、航空航天等重要工程领域。高温合金材料如GH625由于具有优异的高温强度、良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能，在航空航天、军事国防等领域应用越来越广泛。现有的变径管成形方式主要是通过将不同直径的管坯拼焊而成。拼焊成形易出现多种缺陷如：焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺欠等。这些缺陷会减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹。在实际生产过程中需要花费大量的时间和成本对焊缝进行检测，进而提高了生产成本。旋压是一种综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧和滚压等工艺特点的少无切削加工的先进工艺。作为塑性成形的一个分支，具有金属变形条件好、材料利用率高、柔性好及成本低等特点。适合加工多种金属材料，是一种经济、快速成形薄壁回转体零件的优选方法。不仅在轻工业中占有重要地位，而且在航空、航天中应用较广的轻合金材料成形也得到了广泛应用。由于现有的旋压技术无法满足尾顶运动速度或尾顶力可控的要求，故制备高温合金变径管主要是在普通旋压机上成形，即普通旋压成形，而采用这种传统的方法，就会存在以下缺点：(1)由于高温合金变径管轴向长度值较大，故在普通旋压机上成形，其轴向跳动大，所成形的变径管易产生弯曲，平直度较差，这就导致高温合金变径管成形长度有限，无
法满足市场要求。(2)高温合金变径管在旋压成形过程中，由于材料轴向流动困难，材料或向厚度方向流动，或者是局部整体弯曲变形。这就导致成形件的质量和使用性能大大降低，限制了高温合金变径管的使用。
技术实现思路
本专利技术针对现有制备方法的弊端，提出了新的成形方法。采用旋压尾顶运动速度或尾顶力可控的方法制备壁厚均匀、性能优良的高温合金变径管，有效地解决了实际应用中高温合金变径管,旋压成形过程中轴向跳动大、壁厚难控制以及轴线容易弯曲的问题。一种高温合金变径管强力旋压成形装置，包括：装夹装置、旋轮以及尾顶，装夹装置用于将管坯装夹固定在主轴上，成形过程中，管坯跟随主轴旋转；所述旋轮沿管坯轴向往复运动对管坯进行旋压成形，旋轮沿管坯轴向运动一个往复为一个道次；所述尾顶装有芯棒，所述芯棒插入管坯内部，旋压成形过程中，所述芯棒和管坯的内径形成过盈配合，所述尾顶至少在第二个道次开始沿轴向为管坯提供拉力，其开始提供拉力的道次、以及其轴向运动速度拉力大小预先设置，通过尾顶的拉力将管坯轴向拉长，控制尾顶的运动速度达到控制壁厚的效果。根据所述的装置进行高温合金变径管旋压成形的方法，通过下列综合成形步骤加以实现：第一步，将高温合金管装夹到主轴上，控制管材平稳的安装在主轴上；第二步，在管坯尾端安装尾顶，尾顶上安有芯棒，用尾顶控制管坯在成形过程中的轴向跳动；第三步，选择合适的旋轮、旋压路径及尾顶拉力或速度，对高温合金管进行多道次的旋压成形，在至少第二个道次，尾顶开始对管坯施加轴向拉力，控制材料的轴向流动；在成形位置添加润滑油，减小摩擦和降低成形温度；第四步，卸压、开启模具，取出成形的零件；第五步，将所得到的零件用线切割切除余料，最终得到高温合金变径管。所述的方法，第三步中，尾顶轴向速度可控，对管坯施加轴向拉力，控制材料的轴向流动。所述的方法，尾顶运动方向与材料流动方向一致。所述的方法，通过尾顶对管坯施加轴向拉力，改善材料在流动时的应力状态，从而避免材料过度增厚或轴线弯曲。所述的方法，最终成形件壁厚均匀且与原始母材壁厚的误差在±5％以内。有益效果：1、本专利技术为高温合金变径管提供了一种新的成形方法及装置；2、本专利技术有效地解决了高温合金变径管旋压成形轴向跳动大、壁厚难控制的问题，同时对于提高了高温合金成形性能、提高成形质量等具有重要指导意义；3、本专利技术方法简单可行，生产效率高，在航空、航天、军工等工程领域具有重要的工程应用价值和明显的经济效益。附图说明图1、高温合金两段变径管旋压成形原理示意图。1、卡盘，2、套筒，3、螺母，4、旋轮，5、管坯，6、芯棒，7、尾顶，8、尾顶套；具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。本专利技术以下实施例采用的高温合金变径管强力旋压成形装置，包括：卡盘1、套筒2、螺母3、旋轮4以及尾顶，卡盘1、套筒2、螺母3用于将管坯装夹固定在主轴上，管坯在卡盘带动下跟随主轴旋转；所述旋轮沿管坯轴向往复运动对管坯进行旋压成型，所述尾顶装有芯棒，所述芯棒插入管坯内部，旋压成形过程中，所述芯棒和管坯的内径会形成过盈配合，所述尾顶可以沿轴向为管坯提供拉力，其轴向运动速度及拉力大小可
以预先设置，通过尾顶的拉力将管坯轴向拉长，控制尾顶的运动速度可以达到控制壁厚的效果。实施例1第一步，将长260mm、直径12mm、壁厚1mm的GH625高温合金管通过卡盘、套筒装夹到主轴上，测量轴向跳动，控制管材平稳的安装在主轴上；第二步，安装尾顶固定装置，限制高温合金管的轴向跳动，设置主轴转速为600n/min；尾顶芯棒插入管坯内部。第三步，选择合适的旋轮、旋压路径及尾顶拉力和尾顶运动速度，对高温合金管进行五道次的旋压成形，主轴带动管坯高速运动，旋轮轴向往复运动，旋轮沿管坯轴向运动一个往复为一个道次；旋轮轴向运动速度依次为600mm/min、580mm/min、560mm/min、530mm/min、480mm/min，每道次旋轮单边压下量为0.25mm，尾顶从第三道次开对管坯施加轴向拉力(旋压成形两个道次后，尾顶芯棒和管坯的内径会形成过盈配合，尾顶跟随管坯一起旋转)，可以理解的是，尾顶运动可以根据成形件壁厚及长度选择在第几道次施加的，尾顶运动后，将管坯轴向拉长，控制尾顶的运动速度达到控制壁厚的效果，管坯从直径Φ12mm缩旋到Φ10mm，厚度仍为1mm。注意在成形过程中不断的在旋压成形位置添加拉伸油，减小摩擦和降低成形温度；第四步，退出旋轮、卸下尾顶，取出成形的零件；第五步，将所得到的零件用线切割切除余料，最终得到高温合金变径管。实施例2第一步，将长260mm、直径12mm、壁厚1mm的GH625高温合金管装夹到主轴上，测量轴向跳动，控制管材平稳的安装在主轴上；第二步，安装尾顶固定装置，限制高温合金管的轴向跳动，设置主轴转速为600n/min；第三步，选择合适的旋轮、旋压路径及尾顶压力或速度，对高温合金管进行多道次的旋压成形，旋轮轴向运动速度依次为580mm/min、560mm/min、530mm/min、480mm/min，每道次旋轮单边压下量为0.25mm，尾顶从第三道次开对管坯施加轴向拉力，管坯从直径
Φ12mm缩旋到Φ10mm。旋轮轴向运动速度依次变为为360mm/min、360mm/min、400mm/min、300mm/min，每道次旋轮单边压下量为0.25mm，直径变为Φ8mm，厚度仍为1mm；注意在成形过程中不断的在成形位置添加拉伸油，减小摩擦和降低成形温度；第四步，退出旋轮、卸下尾顶，取出成形的零件；第五步，将所得到的零件用线切割切除余料，最终得到高温合金变径管。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本专利技术所附权利要求的保护范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温合金变径管强力旋压成形装置，其特征在于，包括：装夹装置、旋轮以及尾顶，装夹装置用于将管坯装夹固定在主轴上，成形过程中，管坯跟随主轴旋转；所述旋轮沿管坯轴向往复运动对管坯进行旋压成形，旋轮沿管坯轴向运动一个往复为一个道次；所述尾顶装有芯棒，所述芯棒插入管坯内部，旋压成形过程中，所述芯棒和管坯的内径形成过盈配合，所述尾顶至少在第二个道次开始沿轴向为管坯提供拉力，其开始提供拉力的道次、以及其轴向运动速度拉力大小预先设置，通过尾顶的拉力将管坯轴向拉长，控制尾顶的运动速度达到控制壁厚的效果。

【技术特征摘要】
1.一种高温合金变径管强力旋压成形装置，其特征在于，包括：装夹装置、旋轮以及尾顶，装夹装置用于将管坯装夹固定在主轴上，成形过程中，管坯跟随主轴旋转；所述旋轮沿管坯轴向往复运动对管坯进行旋压成形，旋轮沿管坯轴向运动一个往复为一个道次；所述尾顶装有芯棒，所述芯棒插入管坯内部，旋压成形过程中，所述芯棒和管坯的内径形成过盈配合，所述尾顶至少在第二个道次开始沿轴向为管坯提供拉力，其开始提供拉力的道次、以及其轴向运动速度拉力大小预先设置，通过尾顶的拉力将管坯轴向拉长，控制尾顶的运动速度达到控制壁厚的效果。2.根据权利要求1所述的装置进行高温合金变径管旋压成形的方法，其特征在于，通过下列综合成形步骤加以实现：第一步，将高温合金管装夹到主轴上，控制管材平稳的安装在主轴上；第二步，在管坯尾端安装尾顶，尾顶上安有芯棒，用尾顶控制管坯在成形过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶杰，郭训忠，万柏方，黎波，袁锁军，王辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，江苏图南合金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32