一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法技术

本发明专利技术公开了一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，包括下料、镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、第一步胎模聚料、第二步胎模聚料以及异形终轧成形等步骤。本发明专利技术通过对小尺寸钛合金机匣结构分析，结合实际设备参数，设计出克服设备边界条件的近净成形异形机匣锻件，提高了原材料利用率，降低了生产成本。通过本方案设计生产的小尺寸钛合金异形机匣锻件，相比较于同类型矩形锻件，在原材料消耗上，本方案材料利用率提升约19%。材料利用率提升约19%。材料利用率提升约19%。

【技术实现步骤摘要】
一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法


[0001]本专利技术涉及一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，属于航空锻件成形方法


技术介绍

[0002]对于民用航空发动机用小尺寸钛合金机匣的生产，现有技术存在因设备边界条件限制，很难采用近净成形方式成形如图1所示的异形机匣，大多仍采用镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、矩形终轧的成形方法生产坯料,最终的坯料的截面为矩形，由于产品尺寸较小不好做异形芯辊，利用矩形坯料生产（车加工）异形锻件的时候，废料较多，切削加工量大，导致原材料利用率低，生产成本高。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，包括下料、镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、第一步胎模聚料、第二步胎模聚料以及异形终轧成形等步骤。
[0005]优选的，所述下料步骤中，原材料采用直径为Φ250～Φ300mm、高径比为2.2～3.2的棒材。
[0006]优选的，所述镦粗冲孔步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃，镦粗变形量为30%～50%；采用的冲头的直径为镦粗后坯料直径的1/3～1/2。
[0007]优选的，所述马架扩孔步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃，变形量为15%～25%。
[0008]优选的，所述矩形预轧步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃，变形量为15%～20%。
[0009]优选的，所述第一步胎模聚料步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃。
[0010]优选的，所述第二步胎模聚料步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃。
[0011]优选的，所述异形终轧步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃，变形量为20%～30%。
[0012]优选的，异形终轧成形步骤中的终轧模具结构中芯辊为整体芯辊。
[0013]本专利技术的有益效果：1.与现有技术相比，本专利技术通过对小尺寸钛合金机匣结构分析，结合实际设备参数，设计出克服设备边界条件的近净成形异形机匣锻件成型方法，将现有的镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、矩形终轧的成形方法，改为镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、第一步胎模聚
料、第二步胎模聚料以及异形终轧成形的方法，使最终的坯料为异形，减少了矩形坯料导致的废料多以及切削量大，提高了原材料利用率，降低了生产成本。通过本方案设计生产的小尺寸钛合金异形机匣锻件，相比较于同类型矩形锻件，在原材料消耗上，本方案材料利用率提升约19%，本专利技术中约为56%，现有技术约为37%。
[0014]2.本专利技术实现了径向小尺寸钛合金异形机匣锻件的近净成形生产。
[0015]3.本专利技术采用胎模聚料方式，解决了附图1中同类异形机匣锻件的两端聚料问题。
[0016]4.本专利技术异形终轧步骤中，采用整体芯辊设计，使得附图1中同类异形机匣锻件变形量能够保证在20%～30%范围，同时克服了设备组合异形芯辊设计的边界条件，一体化异形芯辊，降低了异形芯辊径向尺寸，从而为异形终轧前的坯料预留出了更大变形量，同时芯辊的一体化设计也提高了异形芯辊的使用寿命。
附图说明
[0017]图1为成形锻件图；图2 坯料形状变化示意图；图3为第一步胎模聚料模具示意图；图4为第二步胎模聚料模具示意图；图5 为异形轧制模具示意图；图6为实施例1整体芯辊结构示意图；图7为实施例2整体芯辊结构示意图；图8为对比例1组合芯辊结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。
[0019]说明书附图中的附图标记包括：坯料1、第一压环2、第一冲头3、第一胎模4、第二压环5、第二冲头6、上盖板7、异形主辊模具8、下盖板9、异形整体芯辊10、矩形芯辊11、异形芯辊12。
[0020]实施例1：一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，如图2所示，包括下料、镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、第一步胎模聚料、第二步胎模聚料以及异形终轧成形等步骤。
[0021]其中，下料步骤中，原材料采用直径为Φ250mm、高径比为3.2的钛合金棒材。
[0022]其中，镦粗冲孔步骤中，采用现有技术对坯料1进行镦粗冲孔，镦粗冲孔的过程中对坯料1进行加热，加热温度为原材相变点以下50℃，镦粗变形量为45%；采用的冲头的直径为Φ150mm。
[0023]其中，马架扩孔步骤中，采用现有技术对坯料1进行马架扩孔，马架扩孔的过程中对坯料1进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下50℃，变形量为21%。
[0024]其中，矩形预轧步骤中，采用现有技术对坯料1进行矩形预轧，矩形预轧过程中对坯料1进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下50℃，变形量为15%。
[0025]其中，第一步胎模聚料步骤中，对坯料1进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下50℃。第一步胎模聚料示意图见图3，先将坯料1放置于第一胎模4中并利用第一压环2
平稳下压至坯料1下端与第一胎模4下端平齐，再将第一冲头3平稳下压至第一冲头3的下端与第一胎模4下端平齐，最后将第一压环2下压至第一压环2的下端与第一胎模4的上端接触完成制坯。
[0026]其中，第二步胎模聚料步骤中，对坯料1进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下50℃。第二步胎模聚料示意图见图4，先将坯料1按第一步胎模聚料后的状态翻转放置，再将第二冲头6放置于坯料1中并平稳下压至第二冲头6的下端与坯料1的下端平齐，再将第二压环5平稳下压至第二压环5的台阶面与第二冲头6上端接触完成制坯。
[0027]其中，异形终轧步骤中，对坯料1进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下50℃，变形量为23%。异形终轧示意图见图5，先将坯料1按第二步胎模聚料后的状态放置，异形主辊模具8固定在上盖板7和下盖板9之间，再将异形整体芯辊10插入坯料1中，并水平推进至坯料1的外径与异形主辊模具8接触后开始施加径向轧制力进行坯料1的终轧成形，旋转坯料1同理进行终轧成形，直至整个坯料1完成终轧成形。
[0028]异形整体芯辊10结构如图6所示，材质为常用工模具钢，直接装配在辗环机上，使用时无需增加附加异形芯辊12模具，减小了芯辊轧制有效高度部位的直径，突破了现有设备(组合芯辊+芯辊模带来的坯料1内径尺寸变形)的加工极限，增加了轧制变形量。
[0029]实施例2：一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，包括下料、镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、第一步胎模聚料、第二步胎模聚料以及异形终轧成形等步骤。
[0030]其中，所述下料步骤中，原材料采用直径为Φ300mm、高径比为2.2的钛合金棒材。
[0031]其中，镦粗冲孔步骤中，采用现有技术对坯料1进行镦粗冲孔，镦粗冲孔的过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，其特征在于：包括下料、镦粗冲孔、马架扩孔、矩形预轧、第一步胎模聚料、第二步胎模聚料以及异形终轧成形等步骤。2.根据权利要求1所述的一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，其特征在于：所述下料步骤中，原材料采用直径为Φ250～Φ300mm、高径比为2.2～3.2的棒材。3.根据权利要求1所述的一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，其特征在于：所述镦粗冲孔步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃，镦粗变形量为30%～50%；采用的冲头的直径为镦粗后坯料直径的1/3～1/2。4.根据权利要求1所述的一种径向小尺寸钛合金异形机匣成形方法，其特征在于：所述马架扩孔步骤中，对坯料进行加热，加热温度为原材料相变点温度以下20～50℃，变形量为15%～25%。5.根据权利要求1所述的一种径向小尺寸钛合金异形...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凌，刘朝辉，邹朝江，郑腾腾，王攀智，项春花，严茂伦，李景鹏，张海，邓小龙，
申请(专利权)人：贵州航宇科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：