一种 Ti1023 合金异形环件的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种Ti1023合金异形环件的加工方法，通过对轧环机芯辊的进给速度、上锥辊的下压速度与上锥辊、下锥辊转速的匹配关系进行设定，实现Ti1023合金异形环件的加工，获得组织性能良好、轧制线条完整的Ti1023合金异形环件。这种轧制方法主要用于航空、航天、工业机械等领域的Ti1023合金异形环件的成形。

【技术实现步骤摘要】
一种Ti1023合金异形环件的加工方法
本专利技术涉及一种环件的轧制成形方法，特别是涉及了Ti1023合金异形环件的加工方法。
技术介绍
随着环轧技术越来越成熟，环件的设计越来越精细化，异形环件设计更受青睐。这种环件的形状及尺寸更接近零件的形状及尺寸，能够较大限度的减少机械加工余量，并且减少机械加工对环件的锻造流线的破坏，同时，节省大量贵重金属材料，提高材料利用率。现有技术中根据环件的形状和尺寸和轧环机主辊和芯辊的异形构造来反推设计环坯的形状和尺寸，并通过一种合理芯辊进给方式，完成异形薄壁环件的成形。上述方法中采用了异形主辊或异形芯辊或同时采用了异形主辊和芯辊，才能获得异形环件，增加了模具制造和维修成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种Ti1023合金异形环件的加工方法，通过对轧环机芯辊的进给速度、上锥辊的下压速度与上锥辊、下锥辊转速的匹配关系进行设定，实现异形环件轧制成形，获得组织性能良好、轧制线条完整的Ti1023合金异形环件。为解决上述技术问题，本专利技术所述Ti1023合金异形环件的加工方法，其技术方案包括以下步骤：把按规格下料的Ti1023合金棒材加热到相变点以下30℃的锻造温度，经墩粗、冲孔后，预轧成预轧环坯；将预轧环坯重新加热到锻造温度后，装入轧环机；启动轧环机，主辊逆时针转动，转速为V＝1.0rad/s；以径向轧制力F1＝210KN～280KN，驱动芯辊以0.6mm/s的初始进给速度使预轧环坯能够顺利被咬入而开始径向轧制；上锥辊逆时针转动，转速为V1＝21.0rad/s，下锥辊顺时针转动，转速为V2＝8.0rad/s；以轴向轧制力F2＝165KN～190KN，驱动上锥辊向下进行轴向轧制；预轧环坯在上锥辊和下锥辊的作用下，保持切向轧制力为F3＝50KN～110KN；当预轧环坯进入轧制状态后，芯辊的径向进给速度和上锥辊的轴向进给速度需要按照特定的轧制曲线进给，才能实现异形环件成形，即瞬时径向进给速度V′(t)和瞬时轴向进给速度V1′(t)需要满足以下关系：式中：n为轧制曲线的指数，取0.8～1；h0为预轧环坯的初始高度；hf为最终异形环件的最大高度；b0为预轧环坯的初始壁厚；bf为最终异形环件的最大壁厚；在上述轧制状态下，预轧环坯在直径增长、壁厚减小及高度减小的同时，因上锥辊下压预轧环坯，且上锥辊转速大于下锥辊转速，使得金属材料会逐渐向预轧环坯上端外壁处集聚并形成凸台，凸台的下面由于金属材料流失而形成凹槽，预轧环坯上端初步形成异形结构，当该异形结构再次经过主辊和芯辊轧制后，凸台部分被轧平，并且预轧环坯的壁厚减小、直径增大，而凹槽部分仍然存在，反复多次后，完成预轧环坯上端异形结构成形；然后再将预轧环坯取出并翻转后，重新装入轧环机，按照上述操作完成预轧环坯另一端面异形结构成形，最终得到异形环件。所述上锥辊转速与下锥辊转速的关系满足以下关系：V1＝ξV2+V0式中：ξ为材料在轧制状态下的流动应力系数，取1.5～2.0；V0为上锥辊转速补偿量，取6～8rad/s。所述切向作用力满足以下关系：F3＝μF2式中：μ为轧制状态下上锥辊与环件的摩擦系数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述的Ti1023合金异形环件的加工方法，通过对轧环机芯辊的进给速度、上锥辊的下压速度与上锥辊、下锥辊转速的匹配关系进行设定，从而实现轧制Ti1023合金异形环件。所述瞬时轴向进给速度与瞬时径向进给速度的关系满足即按照特定的轧制曲线，完成径/轴双向轧制，并且在上锥辊转速大于下锥辊转速的条件下，使异形结构成形。所述上锥辊转速与下锥辊转速的关系满足V1＝ξV2+V0，一方面通过增加转速补偿的方式，保证了上锥辊转速大于下锥辊转速，使金属材料往预轧环坯上端流动，另一方面由于锥辊本身越往外直径越大的特征，使得环坯外壁处金属材料流动速度大于内壁处金属材料流动速度，因此金属材料往预轧环坯上端外壁处集聚，为异形结构成形提供必要条件。环件轧制时，各方向轧制力F1、F2、F3，均满足材料的各向流动应力，从而保证了轧环机芯辊的进给速度、上锥辊的下压速度与上锥辊、下锥辊转速的匹配关系，最终获得满足要求的异形环件。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是异形环轧制示意图；图2是异形结构成形示意图；图3是特定的轧制曲线进给示意图；图4是异形环坯截面变化示意图。具体实施方式实施本专利技术所述的Ti1023合金异形环件的加工方法需要提供锻造加热炉、压力机、轧环机、机械手等设备。该合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Al量2.6％～3.4％、含V量9.0％～11.0％、含Fe量1.6％～2.2％、含C量0.05％、含N量0.05％、含H量0.015％、含Y量0.005％、含O量0.13％、余量为Ti。本方法的步骤如下：把按规格下料的Ti1023合金棒材加热到相变点以下30℃的锻造温度，经墩粗、冲孔后，预轧成预轧环坯31；将预轧环坯31重新加热到锻造温度后，装入轧环机；启动轧环机，如图1所示，主辊11逆时针转动，转速为V＝1.0rad/s；以径向轧制力F1＝210KN～280KN，驱动芯辊12以0.6mm/s的初始进给速度使预轧环坯31能够顺利被咬入而开始径向轧制；如图2所示，上锥辊21逆时针转动，转速为V1＝21.0rad/s，下锥辊22顺时针转动，转速为V2＝8.0rad/s；以轴向轧制力F2＝165KN～190KN，驱动上锥辊21向下进行轴向轧制；预轧环坯31在上锥辊21和下锥辊22的作用下，保持切向轧制力为F3＝50KN～110KN；当预轧环坯31进入轧制状态后，芯辊12的径向进给速度和上锥辊21的轴向进给速度需要按照特定的轧制曲线进给，如图3所示，才能实现异形环件成形，即瞬时径向进给速度V′(t)和瞬时轴向进给速度V1′(t)需要满足以下关系：式中：n为轧制曲线的指数，取0.8～1；h0为预轧环坯的初始高度；hf为最终异形环件的最大高度；b0为预轧环坯的初始壁厚；bf为最终异形环件的最大壁厚；在上述轧制状态下，预轧环坯31在直径增长、壁厚减小及高度减小的同时，因上锥辊21下压预轧环坯31，且上锥辊21转速大于下锥辊22转速，使得金属材料会逐渐向预轧环坯31上端外壁处集聚并形成凸台41，凸台41的下面由于金属材料流失而形成凹槽42，预轧环坯31上端初步形成异形结构，当该异形结构再次经过主辊11和芯辊12轧制后，凸台41部分被轧平，并且预轧环坯31的壁厚减小、直径增大，而凹槽42部分仍然存在，反复多次后，完成预轧环坯31上端异形结构成形；然后再将预轧环坯31取出并翻转后，重新装入轧环机，按照上述操作完成预轧环坯31另一端面异形结构成形，最终得到异形环件，轧制过程中，异形环件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti1023合金异形环件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n把按规格下料的Ti1023合金棒材加热到相变点以下30℃的锻造温度，经镦粗、冲孔后，预轧成预轧环坯；/n将预轧环坯重新加热到锻造温度后，装入轧环机；启动轧环机，主辊逆时针转动，转速为V＝1.0rad/s；以径向轧制力F

【技术特征摘要】
1.一种Ti1023合金异形环件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
把按规格下料的Ti1023合金棒材加热到相变点以下30℃的锻造温度，经镦粗、冲孔后，预轧成预轧环坯；
将预轧环坯重新加热到锻造温度后，装入轧环机；启动轧环机，主辊逆时针转动，转速为V＝1.0rad/s；以径向轧制力F1＝210KN～280KN，驱动芯辊以0.6mm/s的初始进给速度使预轧环坯能够顺利被咬入而开始径向轧制；上锥辊逆时针转动，转速为V1＝21.0rad/s，下锥辊顺时针转动，转速为V2＝8.0rad/s；以轴向轧制力F2＝165KN～190KN，驱动上锥辊向下进行轴向轧制；预轧环坯在上锥辊和下锥辊的作用下，保持切向轧制力为F3＝50KN～110KN；
当预轧环坯进入轧制状态后，芯辊的径向进给速度和上锥辊的轴向进给速度需要按照特定的轧制曲线进给，才能实现异形环件成形，即瞬时径向进给速度V′(t)和瞬时轴向进给速度V1′(t)需要满足以下关系：



式中：n为轧制曲线的指数，取0.8～1；
h0为预轧环坯的初始高度；
hf为最终异形环件的最大高度；
b0为预轧环坯的初始壁厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，
申请(专利权)人：王飞，
类型：发明
国别省市：安徽;34