一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法技术

本发明专利技术涉及小型钛合金高筒环轧件的轧制成形技术领域，特别涉及一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法；包括：根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，对锻件坯料进行设计和算料；采用组合式模具进行冲孔制坯，得到冲孔后的环坯；在碾环成型之前，根据芯辊规格和材料性能，计算轧制过程中所需的轧制力，再进行碾环成型，得到锻件；验证芯辊在碾环成型过程中是否会折断；利用车床对环件进行去飞边处理。本发明专利技术采用组合式模具进行冲孔制坯，解决了高径比较大坯料冲孔困难的问题；并且在碾环成型过程中，解决了马架扩孔成型难的问题，不仅减小锻造火次以提高生产效率，还提高了成型精度，减小了锻件的各向异性。减小了锻件的各向异性。减小了锻件的各向异性。

【技术实现步骤摘要】
一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法


[0001]本专利技术涉及小型钛合金高筒环轧件的轧制成形
，特别涉及一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法。

技术介绍

[0002]钛合金材料由于热强性较高、锻造时温度区间窄、对加热温度敏感且锻压时容易温升的特点，使得其热加工工艺有一定的局限性，特别是针对一些难变形截面的锻件，由于材料本身的局限性，加上变形方式的限制，选择合理的工艺及加工方法，尤为重要。
[0003]采用钛合金制造的航天航空航天等领域使用的高筒环轧件，如弹体壳体等，相较于传统弹体壳体采用的多节焊接方式，此类高筒环轧件采用一体成型方式，能很大程度上减少焊接带来的冶金缺陷，减少焊接口残余应力带来的影响，小型钛合金高筒环轧件相对于芯轴拔长或挤压方式成型的锻件，其各向异性差异小，在工程应用中，由于弹体所受到的应力场是复杂多变的，因此，材料本身各向异性小，会加强其稳定性。现有的小型钛合金高筒环轧件在制坯过程中，存在高径比较大坯料冲孔困难的问题；并且在扩孔成型过程中，存在马架扩孔成型难的问题。
[0004]为此，提出一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，该制造方法采用组合式模具进行冲孔制坯，解决了高径比较大坯料冲孔困难的问题；并且在碾环成型过程中，解决了马架扩孔成型难的问题，不仅减小锻造火次以提高生产效率，还提高了成型精度，减小了锻件的各向异性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，以解决上述技术中提出的现有的小型钛合金高筒环轧件在制坯过程中存在高径比较大坯料冲孔困难的问题以及在碾环成型过程中存在马架扩孔成型难的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，包括：
[0008]根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，对锻件坯料进行设计和算料；
[0009]采用组合式模具进行冲孔制坯，得到冲孔后的环坯，其中，组合式模具包括连接杆、冲头、限位块、定位块、外模、内模、限流块和漏盘，所述限流块套接于漏盘内部，且所述限流块的上端面与漏盘的上端面齐平，所述外模配合安装于漏盘的上端，所述内模设置于外模内部，且所述内模的下端面分别与限流块、漏盘相抵接，所述定位块配合安装于外模的上端，所述定位块的下端面分别与内模、外模相抵接，所述限位块套接于定位块内部，且所述限位块的上端面与定位块的上端面齐平，所述连接杆的下端与冲头通过间隙配合相连，所述冲头设置于限位块内部，且所述冲头与限位块之间适配设置，所述限位块、内模、限流块和漏盘围成与锻件坯料配合的制坯模腔；
[0010]对环坯进行端面塌角修整，再进行碾环成型，在碾环成型之前，根据芯辊规格和材
料性能，计算轧制过程中所需的轧制力，其中，碾环成型时，先将环坯装进轧环机，环坯内孔与芯辊配合安装，在芯辊上安装挡板，使环坯套住芯辊且沿主辊和芯辊的中心距方向环坯与主辊的外周面之间、环坯的内环面与芯辊的外周面之间分别相切接触，上下挡板随环坯的上下两个端面限制环坯上下移动；
[0011]启动轧环机使其主辊旋转，在摩擦力的作用下，驱动环坯转动，且主辊设置于上下挡板之间，挡板限制住环坯上下移动幅度，芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起辗轧环坯，辗轧温度为950℃，芯辊进给速度为0.8mm/s，主辊转速为2rad/s，碾环成型时，芯辊径向移动压缩环坯内壁，主辊带动环坯转动使得环坯壁厚减小，内外径扩大，得到辗环成型后的锻件。
[0012]具体的，所述根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，对锻件坯料进行设计和算料包括：
[0013]根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，基于目标锻件单边预留5mm的原则，计算锻件锻态尺寸，根据锻件锻态尺寸，采用下述公式，反推出冲孔前的锻件坯料尺寸；
[0014]V＝(V
坯
+V
冲
)
×
Σ
[0015]其中，V为冲孔前的锻件坯料投料体积，V
坯
为冲孔后锻件坯料体积，V
冲
为冲孔芯料体积，Σ为形状及损耗系数。
[0016]具体的，所述内模包括两个半圆环状模具，两个所述半圆环状模具对称安装。
[0017]具体的，所述根据芯辊规格和材料性能，计算轧制过程中所需的轧制力包括：所述轧制力按下式进行设计计算：
[0018]F＝P
×
b
×
L
[0019][0020][0021]其中，F为环坯所受到的轧制力，P为平均单位压力，b为坯料高度，L为轧制时候，芯辊与环坯内径接触弧的长度，R1为主辊半径，R2为芯辊半径，R为轧制前环坯的外半径，r为轧制前环坯的内半径，
△
h为环坯每转动一周壁厚的减小量，K为剪切屈服强度，σ
s
为环坯的抗拉屈服强度，h0为环坯轧制前壁厚，m为摩擦系数。
[0022]具体的，在计算轧制过程中所需的轧制力之后，还包括验证芯辊在碾环成型过程中是否会折断。
[0023]具体的，所述验证芯辊在碾环成型过程中是否会折断包括：
[0024]计算芯辊在工作时所能承受的抗剪应力，将抗剪应力与轧制力进行对比，判断芯辊在碾环成型过程是否会折断，其中，计算芯辊在工作时所能承受的抗剪应力按下式进行设计计算：
[0025][0026]式中，F
剪
为芯辊在工作时所能承受的抗剪应力，σ
s1
为芯辊经过调质处理后的抗拉屈服强度，S为芯辊横截面面积。
[0027]具体的，在碾环成型之后，利用车床对环件进行去飞边处理。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029](1)本专利技术涉及的一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，在冲孔加工前对锻件坯料进行设计和算料，通过合理的计算方法，可有效节约坯料，进一步控制生产制造成本；
[0030](2)本专利技术涉及的一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，在冲孔加工时，采用组合式模具进行冲孔制坯，不仅解决了高径比较大坯料冲孔困难的问题，还综合考虑了冲孔时拉料、冲孔冲歪、冲斜对坯料表面质量及尺寸的影响以及坯料脱模困难等因素的影响，保证了环坯的轴向流线，适用范围广；
[0031](3)本专利技术涉及的一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，在碾环成型过程中，解决了马架扩孔成型难的问题，不仅减小锻造火次以提高生产效率，还提高了成型精度，减小了锻件的各向异性，同时，碾环成型时又使环坯弦向能保持一定程度的流线，减小了碾环成型过程中单方向变形给钛合金材料带来的缺陷性，且使用碾环成型能减少加工余量，增加材料利用率。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例组合式模具的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例半圆环状模具的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例内模的俯视图；
[0035]图4为本专利技术实施例组合式模具脱模时的示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例利用有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，其特征在于，包括：根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，对锻件坯料进行设计和算料；采用组合式模具进行冲孔制坯，得到冲孔后的环坯，其中，组合式模具包括连接杆、冲头、限位块、定位块、外模、内模、限流块和漏盘，所述限流块套接于漏盘内部，且所述限流块的上端面与漏盘的上端面齐平，所述外模配合安装于漏盘的上端，所述内模设置于外模内部，且所述内模的下端面分别与限流块、漏盘相抵接，所述定位块配合安装于外模的上端，所述定位块的下端面分别与内模、外模相抵接，所述限位块套接于定位块内部，且所述限位块的上端面与定位块的上端面齐平，所述连接杆的下端与冲头通过间隙配合相连，所述冲头设置于限位块内部，且所述冲头与限位块之间适配设置，所述限位块、内模、限流块和漏盘围成与锻件坯料配合的制坯模腔；对环坯进行端面塌角修整，再进行碾环成型，在碾环成型之前，根据芯辊规格和材料性能，计算轧制过程中所需的轧制力，其中，碾环成型时，先将环坯装进轧环机，环坯内孔与芯辊配合安装，在芯辊上安装挡板，使环坯套住芯辊且沿主辊和芯辊的中心距方向环坯与主辊的外周面之间、环坯的内环面与芯辊的外周面之间分别相切接触，上下挡板随环坯的上下两个端面限制环坯上下移动；启动轧环机使其主辊旋转，在摩擦力的作用下，驱动环坯转动，且主辊设置于上下挡板之间，挡板限制住环坯上下移动幅度，芯辊沿径向朝主辊方向作进给运动并与主辊一起辗轧环坯，辗轧温度为950℃，芯辊进给速度为0.8mm/s，主辊转速为2rad/s，碾环成型时，芯辊径向移动压缩环坯内壁，主辊带动环坯转动使得环坯壁厚减小，内外径扩大，得到辗环成型后的锻件。2.根据权利要求1所述的一种小型钛合金高筒环轧件的制造方法，其特征在于，所述根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，对锻件坯料进行设计和算料包括：根据成型后目标锻件的锻件形面和轮廓尺寸，基于目标锻件单边预留5mm的原则，计算锻件锻态尺寸，根据锻件锻态尺寸，采用下述公式，反推出冲孔前的锻件坯料尺寸；V＝(V<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桥，王永锋，杨延华，
申请(专利权)人：重庆长天航空材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：