本发明专利技术公开的属于钛合金加工技术领域，具体为一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法，包括具体步骤如下：根据目标需求零件直径长度L1、厚度T1以确定原材料厚度T0，原材料长度，一般地，原材料是经挤压或锻造的厚壁机加工管件，内外表面粗糙度由于3.2等级，机加工余量一般直径不小于3mm，计算原理为体积不变，厚度远远小于直径，本发明专利技术通过结合感应加热与强力旋压工艺能够解决常规火焰加热不均匀、生产效率低、控制难度大的难题，且能够提升产品质量及加工稳定性，并且感应加热能够集中加热效率，对旋压设备热损坏起到了一定的抑制作用。作用。作用。
【技术实现步骤摘要】
一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法
[0001]本专利技术涉及钛合金加工
，具体为一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法。
技术介绍
[0002]随着航空、航天、兵器、能源等行业对关键零件高强度、轻量化的需求越来越迫切，钛合金材料应用也越来越广泛。大长径比高强度钛合金管在燃料输送、高低温承压、装载弹药、承力联结等方面有着不可替代的优势。但受制于制备工艺，目前钛合金管材成形方法主要通过锻造、挤压、轧制、焊接并通过机加工来实现。一般地，锻造及挤压管的成形厚度远远大于需求厚度，故需要通过大量的机加工(一般机加工方法为车加工、镗加工)来满足产品最终要求，材料利用率在15
‑
30％左右。
[0003]强力旋压工艺在制备筒形零件上有许多优势，材料利用率高、加工精度高、加工效率高，且能够提升材料强度性能，在航天、兵器等发动机壳体成形上已形成批产。而高强钛合金往往在常温下难以成形，普通火焰加热的方式存在温度不均匀，加热效率低等弊病，这都制约了高强钛合金筒形零件的旋压成形。因此，专利技术一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法。
技术实现思路
[0004]鉴于上述和/或现有一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法中存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术的目的是提供一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法，通过结合感应加热与强力旋压工艺，能够解决上述提出现有的问题。
[0006]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法，其包括具体步骤如下：
[0008]步骤一：根据目标需求零件直径长度L1、厚度T1以确定原材料厚度T0，原材料长度，一般地，原材料是经挤压或锻造的厚壁机加工管件，内外表面粗糙度由于3.2等级，机加工余量一般直径不小于3mm，计算原理为体积不变，厚度远远小于直径；
[0009]步骤二：将待旋压材料放置在电阻加热炉进行预热，此步骤是为了节省机床占用时间，通过提前预热的方式缩短感应加热时间，电阻炉内预热一般不应低于400℃；
[0010]步骤三：对主体芯模进行预热，主体芯模预热一般在每次批量生产前或每班生产前完成，持续生产过程中主体芯模温度会有小范围波动，生产前需要对主体芯模温度进行测量，温度过低需要进行补充加热，主体芯模预热后应在芯模表面充分涂刷润滑剂与脱模剂，防止贴模较好的情况下无法脱模；
[0011]步骤四：根据材料单道次极限减薄率确定下压量δt1，采用错距旋压加工工艺可以能够提高材料压透性，有利于材料温升，根据错距旋压三个旋轮A、B、C减薄的一般原则，采
用等量分配的原则，确定旋轮A与模具的间隙旋轮B与模具的间隙旋轮C与模具的间隙T0‑
δt1，这里不考虑机床退让量，也不考虑三个旋轮形貌不一致，默认三个旋轮A、B、C形貌一致；
[0012]步骤五：根据步骤四确定的旋轮与主体芯模间隙，采用标准量块或者塞尺进行测量，这个步骤需要在主体芯模预热后完成，也就是需要热状态测量间隙，防止主体芯模膨胀导致间隙过小，进而造成成品壁厚偏薄，旋轮与主体芯模间隙测量误差应小于0.05，旋轮A与模具的间隙旋轮B与模具的间隙旋轮C与模具的间隙T0‑
δt1；
[0013]步骤六：将电阻炉内预热的筒形旋压厚壁坯料取出，采用专门的吊装工具快速进行吊装，使材料能够减少温降，增大内孔与模具间隙，便于快速安装；
[0014]步骤七：根据原材料厚度T0、主体芯模外径旋压过程进给速度f，采用每分钟进给单位、旋压变形温度C，加热长度L
旋
，加热重量M，采用经验公式计算总热量；
[0015]步骤八：根据步骤七计算的实际加热功率，在感应加热设备上进行调整，额定加热功率与实际加热功率基本接近，输入钛合金对应材料相应的加热频率，启动温度控制单元，功使工件在加热时通过红外测温仪实时测量和检测工件的加热温度，测量的温度值同步显示在控制单元的显示屏或仪表上，确保在热旋压过程中精准温度控制，实现温度在400℃～900℃范围内精确功率调整，在热旋压过程中实现
±
20℃范围内精准温度；
[0016]步骤九：编制数控旋压程序，将数控旋压机床进行通讯，启动预热程序，先对坯料和模具进行二次预热，预热过程中主轴正常低速旋转，这样能够控制预热温度均匀性，同时，龙门架z轴启动，设备在从模具旋压起始端向旋压结束端运行，通过红外测温仪测量芯模和材料温度，达到工艺要求后预热结束；
[0017]步骤十：编制数控旋压程序，将数控旋压机床进行通讯，启动零件加工程序，通过感应加热装置，使感应线圈在旋轮接触材料前就能达到预定成形温度C，实现零件的高温旋压，旋压过程通过红外测温仪监测感应加热预热区温度C
预
、变形区温度C
变
，当温度低于或高于设定温度C时，显示器会产生报警信号，同时感应加热装置会根据温差调整加热功率，温度过高时降低加热功率，温度过低时提高加热功率，使变形温度和预热温度保持恒温；
[0018]步骤十一：完成第一道次旋压减薄δt1后，采用高温测厚仪测量成形后材料厚度，根据偏差值调整第二道次的减薄δt2，同时按照每道次加工流程：预热
→
加热旋压
→
测量的方式进行旋压加工；
[0019]步骤十二：整个旋压过程结束后，采用脱料装置将零件在温热状态下脱模，同时记录脱模前零件、模具温度，脱模冷却后测量内径、外径、壁厚、直线度、圆度指标。
[0020]作为本专利技术所述的一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法的一种优选方案，其中：所述步骤一中的计算公式为：
[0021]L1×
T1＝L0×
T0[0022][0023]作为本专利技术所述的一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法的一种优选方
案，其中：所述步骤七中的计算公式如下：
[0024]加热一根所需能量：Q＝612J/(Kg
·
℃)
×
M
×
C；
[0025]理论加热功率：
[0026]实际加热功率：
[0027]作为本专利技术所述的一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法的一种优选方案，其中：还包括一种加工设备，所述加工设备包括：
[0028]主体芯模；
[0029]旋压原始毛坯厚壁管，所述旋压原始毛坯厚壁管设在主体芯模的中端上；
[0030]感应加热线圈，所述感应加热线圈缠绕在旋压原始毛坯厚壁管上；
[0031]三组旋轮，三组所述旋轮以主体芯模为圆心点围绕在主体芯模上。
[0032]作为本专利技术所述的一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法的一种优选方案，其中：所述加工设备还包括：
[0033]连接盘，所述主体芯模的一端通过第一连接组件连接连接盘；
[0034]止动块，所述止动块设在主体芯模上，且止动块与连接盘通过第二连接组件相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种薄壁大长径比钛合金强力热旋压加工方法，其特征在于，包括具体步骤如下：步骤一：根据目标需求零件直径长度L1、厚度T1以确定原材料厚度T0，原材料长度，一般地，原材料是经挤压或锻造的厚壁机加工管件，内外表面粗糙度由于3.2等级，机加工余量一般直径不小于3mm，计算原理为体积不变，厚度远远小于直径；步骤二：将待旋压材料放置在电阻加热炉进行预热，此步骤是为了节省机床占用时间，通过提前预热的方式缩短感应加热时间，电阻炉内预热一般不应低于400℃；步骤三：对主体芯模(7)进行预热，主体芯模(7)预热一般在每次批量生产前或每班生产前完成，持续生产过程中主体芯模(7)温度会有小范围波动，生产前需要对主体芯模(7)温度进行测量，温度过低需要进行补充加热，主体芯模(7)预热后应在芯模表面充分涂刷润滑剂与脱模剂，防止贴模较好的情况下无法脱模；步骤四：根据材料单道次极限减薄率确定下压量δt1，采用错距旋压加工工艺可以能够提高材料压透性，有利于材料温升，根据错距旋压三个旋轮(12)A、B、C减薄的一般原则，采用等量分配的原则，确定旋轮(12)A与模具的间隙旋轮(12)B与模具的间隙旋轮(12)C与模具的间隙T0‑
δt1，这里不考虑机床退让量，也不考虑三个旋轮(12)形貌不一致，默认三个旋轮(12)A、B、C形貌一致；步骤五：根据步骤四确定的旋轮(12)与主体芯模(7)间隙，采用标准量块或者塞尺进行测量，这个步骤需要在主体芯模(7)预热后完成，也就是需要热状态测量间隙，防止主体芯模(7)膨胀导致间隙过小，进而造成成品壁厚偏薄，旋轮(12)与主体芯模(7)间隙测量误差应小于0.05，旋轮(12)A与模具的间隙旋轮(12)B与模具的间隙旋轮(12)C与模具的间隙T0‑
δt1；步骤六：将电阻炉内预热的筒形旋压厚壁坯料取出，采用专门的吊装工具快速进行吊装，使材料能够减少温降，增大内孔与模具间隙，便于快速安装；步骤七：根据原材料厚度T0、主体芯模(7)外径旋压过程进给速度f，采用每分钟进给单位、旋压变形温度C，加热长度L
旋
，加热重量M，采用经验公式计算总热量；步骤八：根据步骤七计算的实际加热功率，在感应加热设备上进行调整，额定加热功率与实际加热功率基本接近，输入钛合金对应材料相应的加热频率，启动温度控制单元，功使工件在加热时通过红外测温仪实时测量和检测工件的加热温度，测量的温度值同步显示在控制单元的显示屏或仪表上，确保在热旋压过程中精准温度控制，实现温度在400℃～900℃范围内精确功率调整，在热旋压过程中实现
±
20℃范围内精准温度；步骤九：编制数控旋压程序，将数控旋压机床进行通讯，启动预热程序，先对坯料和模具进行二次预热，预热过程中主轴正常低速旋转，这样能够控制预热温度均匀性，同时，龙门架z轴启动，设备在从模具旋压起始端向旋压结束端运行，通过红外测温仪测量芯模和材料温度，达到工艺要求后预热结束；步骤十：编制数控旋压程序，将数控旋压机床进行通讯，启动零件加工程序，通过感应加热装置，使感应线圈在旋轮接触材料前就能达到预定成形温度C，实现零件的高温旋压，旋压过程通过红外测温仪监测感应加热预热区温度C
预
、变形...
【专利技术属性】
技术研发人员：周路，范作军，
申请(专利权)人：陆奕军，
类型：发明
国别省市：
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