防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法技术

本发明专利技术公开了一种防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法，其步骤为：把热轧的所述锥形环轧件套装在胀形机内经预热的胀形块外围，移动经预热的压块与胀形块配合并压在该环轧件的上端面。启动胀形机，使胀形块从该环轧件的内圆锥面沿径向挤压该环轧件，同时所述压块沿轴向同步挤压该环轧件使其发生内外径尺寸扩大、壁厚减薄和高度减小的塑性变形，达到预定尺寸并经保压后完成胀形；胀形过程中，胀形温度200℃～300℃，胀形速度0.7～1.7mm/s，压下速度0.3～1.3mm/s，保压时间56～96s；接着使该环轧件沿中心轴线旋转30°，再按上述操作把胀形过程中在该环轧件的内圆锥面形成的凸出痕迹胀平后完成校形。胀形后的该环轧件的尺寸精度达到±2mm，主要用于航空航天等领域。

Hot bulging method for conical ring piece of rust proof aluminum alloy

The invention discloses a hot bulging method for an anti-rust aluminum alloy conical ring rolling piece. The method comprises the following steps: the hot-rolled conical ring rolling piece is arranged in a bulging machine and the preheated bulging block is moved to match the preheated bulging block and press the upper end face of the ring rolling piece. Starting the bulging machine, the bulging block is extruded radially from the inner conical surface of the ring rolling piece, and the ring rolling piece is extruded synchronously along the axial direction so that the plastic deformation of the ring rolling piece is caused by enlarging the inner and outer diameter, thinning the wall thickness and decreasing the height, reaching the predetermined size and completing the bulging temperature after holding the pressure. The ring rolling piece is rotated along the central axis for 30 degrees, and then the protruding marks formed on the inner conical surface of the ring rolling piece are flattened and flattened according to the above operation. The dimensional accuracy of the rolled ring after the bulging is up to + 2mm, which is mainly used in aerospace and other fields.

【技术实现步骤摘要】
防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法
本专利技术涉及一种环件的胀形方法，特别是涉及了防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法。
技术介绍
锥形环轧件是一种纵截面呈锥形的异形环轧件，广泛应用于航空、航天、燃气轮机、特种工程装备等行业。锥形环轧件由于上下两端面之间的直径尺寸差异，增加了胀形的难度，胀形过程控制不好容易产生缺陷。2012年5月9日公开的中国专利技术专利说明书CN102441604A公开了一种铝合金异形环轧件的热胀形方法，其技术方案为：把热轧铝合金异形环轧件套装进胀形机，使其内环面套在经预热的胀形块的外圆周面外围，所述胀形块的外圆周面具有与所述异形环轧件的内圆周面相配合一致的形状；启动胀形机对芯轴滑块施加轴向拉力使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内孔锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从异形环轧件的内圆周表面沿径向挤压该环轧件，所述异形环轧件发生内、外径尺寸扩大及壁厚减薄的塑性变形，所述环轧件经过三次小变形量胀形和两次同向旋转，并且通过选择合适的胀形温度、胀形时间和保压时间等工艺参数，获得了尺寸精度高、内部组织未发生任何变化，无变形、翘曲等缺陷的胀形环轧件。在采用上述方法胀形防锈铝合金锥形环轧件时，由于锥形环轧件上下两端面之间的直径尺寸存在差异，胀形时应变大部分集中在锥形环轧件小端面部位，胀形结束后，会导致锥形环轧件大端面从内径朝外径的方向出现一个斜度，锥形环轧件的内壁中间位置出现内凹现象，胀形力过大还容易把锥形环轧件向上胀出胀形块。即所述锥形环轧件胀形后会出现翘曲变形、内壁凹陷、尺寸精度不高等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采用压块来实现防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法，该方法能在胀形时通过压块对所述防锈铝合金锥形环轧件在高度方向进行压缩，提高了胀形锥形环轧件的产品质量。为解决上述技术问题，本专利技术所述防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法，其技术方案包括以下步骤：提供胀形机，该胀形机主要由芯轴滑块、径向滑块、胀形块、工作台、导轨及压块组成；所述芯轴滑块呈圆锥形并套装在径向滑块内与径向滑块的锥形内圆周面配合，并且能在径向滑块内沿轴向上下移动挤压径向滑块；所述径向滑块是12块分开的扇形块，安装在胀形机的导轨上并可沿导轨径向来回移动，各扇形块的外圆周面上分别固定安装有外圆周面呈锥形的胀形块，各胀形块的外圆锥面分别与各压块的内圆锥面接触，所述压块可沿胀形块的外圆锥面轴向上下移动并可沿径向来回移动，各扇形块合拢时与胀形块和压块一起形成一个环形状；当所述芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向下移动时能使各径向滑块沿径向同步移动扩散使胀形块胀形锥形环轧件，同时压块也同步挤压所述锥形环轧件；当所述芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动时胀形机可驱动各径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的锥形环轧件；在该胀形机的工作台上还有可驱动锥形环轧件在该工作台上沿中心轴线旋转的导辊；把热轧防锈铝合金锥形环轧件套装进胀形机，使其内圆锥面套在经预热到130℃～160℃的胀形块的外圆锥面外围，此时，径向滑块处于合拢状态，移动经预热到130℃～160℃的压块使其内圆锥面与胀形块的外圆锥面配合并使其下端面压在锥形环轧件的上端面；启动胀形机，对芯轴滑块施加轴向拉力F1使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内圆锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从锥形环轧件的内圆锥面沿径向以胀形力F2挤压该环轧件，同时所述压块沿轴向以压力F3同步挤压该环轧件，锥形环轧件发生内外径尺寸扩大、壁厚减薄和高度减小的塑性变形，达到预定尺寸并经保压后完成胀形；在胀形过程中，所述锥形环轧件的胀形温度为200℃～300℃，胀形速度为0.7mm/s～1.7mm/s，压下速度为0.3mm/s～1.3mm/s，保压时间为56s～96s；移开压块，胀形机驱动芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动，并驱动径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的锥形环轧件，启动胀形机的工作台上的导辊使其驱动锥形环轧件沿中心轴线旋转30°，使每个胀形块对准胀形时两个相邻胀形块之间的间隙对锥形环轧件的内圆锥面形成的凸出痕迹，再按上述胀形过程把所述凸出痕迹胀平即可，完成对锥形环轧件的校形；校形结束后，移开压块，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，取出经胀形后的锥形环轧件。上述防锈铝合金优选材料牌号为5A06。所述胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力F1按下式计算确定：F1＝ξ×σ0.2×S式中：ξ——胀形机胀形系数，取1.26～1.52；σ0.2——胀形温度下合金材料的屈服强度，5A06合金取50MPa～80MPa；S——锥形环轧件的纵截面面积，单位：mm2。所述锥形环轧件受到胀形块施加的径向胀形力F2按下式计算确定：F2＝F1·tanβ式中：F1——胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力，单位：N；β——锥形环轧件的半锥角，单位：°。所述锥形环轧件受到压块施加的轴向压力F3按下式计算确定：F3＝F1×tanα×cotβ－G式中：F1——胀形机对芯轴滑块1施加的轴向拉力，单位：N；α——芯轴滑块的半锥角，单位：°；β——锥形环轧件的半锥角，单位：°；G——锥形环轧件的重力，单位：N。所述锥形环轧件在热态下的胀形尺寸按下式计算确定：式中：r——锥形环轧件胀形后的热态内径尺寸，单位：mm；r0——锥形环轧件胀形前的热态内径尺寸，单位：mm；R0——锥形环轧件胀形前的热态外径尺寸，单位：mm；F2——锥形环轧件受到的径向胀形力，单位：N；E——锥形环轧件所用材料的弹性模量，5A06合金取71GPa；μ——锥形环轧件所用材料的泊松比，5A06合金取0.32。所述锥形环轧件在高度方向被压块同步压下的压缩量按下式计算确定：△h——锥形环轧件在高度方向被压块同步压下的压缩量，单位：mm；H——锥形环轧件的高度尺寸，单位：mm；△r——胀形过程中锥形环轧件的内径尺寸变化量，单位：mm。采用本专利技术所述热胀形方法胀形的防锈铝合金锥形环轧件，其内径尺寸范围为Φ400mm～Φ4500mm，壁厚为10mm～200mm，高度为40mm～750mm，锥度为3°～60°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法，由于在用于实施该方法的胀形机上增设了压块，所述胀形机的胀形块在径向从内向外胀形锥形环轧件的过程中所述压块也在高度方向从上向下同步挤压锥形环轧件，使锥形环轧件在胀形过程中不仅受到来自于胀形块的径向胀形力的作用，而且还受到来自于压块的轴向压力的作用，有利于分散锥形环轧件小端面应变过于集中的情况，防止锥形环轧件大端面从内径朝外径的方向产生斜度和胀形力过大把锥形环轧件向上胀出胀形块的现象发生；由于胀形时所述压块在锥形环轧件的高度方向有一个压缩量，在半径方向有一个内径尺寸变化量，径轴向同步变形可以避免锥形环轧件的内壁产生凹陷。因此，采用本专利技术所述方法能够防止锥形环轧件胀形后出现翘曲变形、内壁凹陷、尺寸精度不高等现象发生，大幅提高胀形锥形环轧件的产品质量。在胀形过程中，所述锥形环轧件受到压块施加的轴向压力F3由胀形机对芯轴滑块施加的轴向拉力F1、芯轴滑块的半锥角α、锥形环轧件的半锥角β及其重力G等因素决定，可以使F3更好地与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法，其特征在于，包括以下步骤：提供胀形机，该胀形机主要由芯轴滑块、径向滑块、胀形块、工作台、导轨及压块组成；所述芯轴滑块呈圆锥形并套装在径向滑块内与径向滑块的锥形内圆周面配合，并且能在径向滑块内沿轴向上下移动挤压径向滑块；所述径向滑块是12块分开的扇形块，安装在胀形机的导轨上并可沿导轨径向来回移动，各扇形块的外圆周面上分别固定安装有外圆周面呈锥形的胀形块，各胀形块的外圆锥面分别与各压块的内圆锥面接触，所述压块可沿胀形块的外圆锥面轴向上下移动并可沿径向来回移动，各扇形块合拢时与胀形块和压块一起形成一个环形状；当所述芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向下移动时能使各径向滑块沿径向同步移动扩散使胀形块胀形锥形环轧件，同时压块也同步挤压所述锥形环轧件；当所述芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动时胀形机可驱动各径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的锥形环轧件；在该胀形机的工作台上还有可驱动锥形环轧件在该工作台上沿中心轴线旋转的导辊；把热轧防锈铝合金锥形环轧件套装进胀形机，使其内圆锥面套在经预热到130℃～160℃的胀形块的外圆锥面外围，此时，径向滑块处于合拢状态，移动经预热到130℃～160℃的压块使其内圆锥面与胀形块的外圆锥面配合并使其下端面压在锥形环轧件的上端面；启动胀形机，对芯轴滑块施加轴向拉力F1使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内圆锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从锥形环轧件的内圆锥面沿径向以胀形力F2挤压该环轧件，同时所述压块沿轴向以压力F3同步挤压该环轧件，锥形环轧件发生内外径尺寸扩大、壁厚减薄和高度减小的塑性变形，达到预定尺寸并经保压后完成胀形；在胀形过程中，所述锥形环轧件的胀形温度为200℃～300℃，胀形速度为0.7mm/s～1.7mm/s，压下速度为0.3mm/s～1.3mm/s，保压时间为56s～96s；移开压块，胀形机驱动芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动，并驱动径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的锥形环轧件，启动胀形机的工作台上的导辊使其驱动锥形环轧件沿中心轴线旋转30°，使每个胀形块对准胀形时两个相邻胀形块之间的间隙对锥形环轧件的内圆锥面形成的凸出痕迹，再按上述胀形过程把所述凸出痕迹胀平即可，完成对锥形环轧件的校形；校形结束后，移开压块，向上移动芯轴滑块，合拢径向滑块，取出经胀形后的锥形环轧件。...

【技术特征摘要】
1.一种防锈铝合金锥形环轧件的热胀形方法，其特征在于，包括以下步骤：提供胀形机，该胀形机主要由芯轴滑块、径向滑块、胀形块、工作台、导轨及压块组成；所述芯轴滑块呈圆锥形并套装在径向滑块内与径向滑块的锥形内圆周面配合，并且能在径向滑块内沿轴向上下移动挤压径向滑块；所述径向滑块是12块分开的扇形块，安装在胀形机的导轨上并可沿导轨径向来回移动，各扇形块的外圆周面上分别固定安装有外圆周面呈锥形的胀形块，各胀形块的外圆锥面分别与各压块的内圆锥面接触，所述压块可沿胀形块的外圆锥面轴向上下移动并可沿径向来回移动，各扇形块合拢时与胀形块和压块一起形成一个环形状；当所述芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向下移动时能使各径向滑块沿径向同步移动扩散使胀形块胀形锥形环轧件，同时压块也同步挤压所述锥形环轧件；当所述芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动时胀形机可驱动各径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的锥形环轧件；在该胀形机的工作台上还有可驱动锥形环轧件在该工作台上沿中心轴线旋转的导辊；把热轧防锈铝合金锥形环轧件套装进胀形机，使其内圆锥面套在经预热到130℃～160℃的胀形块的外圆锥面外围，此时，径向滑块处于合拢状态，移动经预热到130℃～160℃的压块使其内圆锥面与胀形块的外圆锥面配合并使其下端面压在锥形环轧件的上端面；启动胀形机，对芯轴滑块施加轴向拉力F1使其沿轴向向下移动并沿所述径向滑块的内圆锥面挤压径向滑块使各径向滑块沿径向同步移动扩散，装在径向滑块外圆周面上的胀形块从锥形环轧件的内圆锥面沿径向以胀形力F2挤压该环轧件，同时所述压块沿轴向以压力F3同步挤压该环轧件，锥形环轧件发生内外径尺寸扩大、壁厚减薄和高度减小的塑性变形，达到预定尺寸并经保压后完成胀形；在胀形过程中，所述锥形环轧件的胀形温度为200℃～300℃，胀形速度为0.7mm/s～1.7mm/s，压下速度为0.3mm/s～1.3mm/s，保压时间为56s～96s；移开压块，胀形机驱动芯轴滑块在径向滑块内沿轴向向上移动，并驱动径向滑块沿径向同步移动合拢使胀形块脱离胀形后的锥形环轧件，启动胀形机的工作台上的导辊使其驱动锥形环轧件沿中心轴线旋转30°，使每个胀形块对准胀形时两个相邻胀形块之间的间隙对锥形环轧件的内圆锥面形成的凸出痕迹，再按上述胀形过程把所述凸出痕迹胀平即可，完成对锥形环轧件的校形；校形结束后，移开压块，向上移动芯轴滑块，合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙祥，范茂艳，杨国平，郑永灵，陈祖祥，
申请(专利权)人：贵州安大航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52