一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法技术

本发明专利技术公开了一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法，涉及冲压成形技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法


[0001]本专利技术涉及冲压成形的结构设计和应用
，特别提供了一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法
。

技术介绍

[0002]钛合金具有密度低
、
比强度高
、
耐腐蚀性好
、
可使用温度范围宽等优点，利用钛合金板材成形的钛合金零件作为结构件在航空航天领域应用广泛，特别是在先进航空发动机上应用越来越广，并且结构和精度要求越来越高，在减轻发动机重量
、
提高发动机性能等方面发挥着日益重要的作用
。
但钛合金室温变形抗力大
、
回弹严重
、
塑形差，传统冷冲压技术无法适用于钛合金成形，特别是小变化曲率截面零件及回转筒形零件很难保证零件成形及尺寸精度
、
形状精度；
[0003]钛合金锥筒在航空航天有着比较广泛的应用，特别是带凸台的薄锥筒主要包含中间钣金成形薄壁锥筒和上线段焊接上的凸台组成
。
钛合金薄壁锥筒本身钣金成形加工后的零件直径精度差，且过环向或者纵向焊缝拼焊成整体，多段
、
多瓣拼焊焊缝处存在焊接变形问题使得形状尺寸精度更差，因而在成形加工后都需要采用专用校形模具和方法，保证零件的直径和圆周精度
。
[0004]在航空航天器中应用大长细比带凸台钛合金焊接锥筒，长细比约
1.5
～
4.0
，锥筒本身存在1条或多条焊缝，锥筒与机械加工凸台零件对接焊，焊接处变形使得焊后零件的形状尺寸精度低
。
大长细比带凸台薄壁钛合金锥筒本身作为转动部件，有圆跳动和全跳动在
0.3mm
内严格公差要求
。
因此必须对成形或者焊接后的一大长细比薄壁钛合金锥筒种进行精密校形
。
[0005]人们迫切希望获得一种技术效果优良的大长细比带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法
。
[0007]所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具包括：锥形胀芯
、
胀瓣
、
上箍
、
下箍
、
压板
、
底板；其中，所述胀瓣连接在锥形胀芯的外侧，两个上箍构成圆环围绕在胀瓣的外侧，方便箍环装卸，两个上箍采用固定螺栓连接，下箍为套在胀瓣的外侧整体圆环形，下箍为整体圆环形，上箍与下箍构成一个锥筒，压板位于下箍的外侧，锥形胀芯的下端位于底板上端一侧，压板与底板另一侧相连接，带凸台钛合金焊接锥筒装夹在胀瓣和上箍
、
下箍之间
。
[0008]优选的，为解决带凸台钛合金焊接锥筒内形面存在装配负角问题，所述胀瓣的数量为3‑
12
个，胀瓣采用切缝分瓣设计
。
[0009]优选的，上箍与下箍之间有1‑
3mm
间隙
。
[0010]优选的，所述胀瓣内侧为圆锥面，与锥形胀芯圆锥面配合胀紧
。
[0011]优选的，所述压板与底板通过压紧螺栓相连接
。
[0012]优选的，所述压板上设置有起重环和吊环螺钉
。
[0013]优选的，所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具的材料为耐热金属材料
。
[0014]所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形方法具体步骤如下：步骤一，通过卷筒或者热冲压成形的方式获得锥筒焊前坯料，将锥筒焊前坯料和机械加工凸台拼焊焊接成带凸台钛合金焊接锥筒
。
[0015]步骤二，在锥形胀芯与胀瓣内侧的圆锥面涂石墨水剂或者氮化硼喷剂做润滑阻焊用，在胀瓣与带凸台钛合金焊接锥筒接触的外表面涂石墨水剂或者氮化硼喷剂，在上箍
、
下箍与带凸台钛合金焊接锥筒接触的内表面涂石墨水剂或者氮化硼喷剂，压紧螺栓涂石墨水剂或者氮化硼喷剂
。
提供高温下零件润滑和防止高温热校形后接触部位发生粘连
。
[0016]步骤三，将带凸台钛合金焊接锥筒装入带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具；胀瓣分别装入带凸台钛合金焊接锥筒内部，将胀瓣和带凸台钛合金焊接锥筒沿着锥形胀芯1的锥面装入锥形胀芯上，依次安装下箍
、
压板和底板，拧紧压紧螺栓，装入两个上箍，拧紧固定螺丝
。
[0017]步骤四，将带凸台钛合金焊接锥筒与带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具整体放入真空热处理炉，抽真空并加热升温，真空热校形温度
600℃
～
750 ℃
；真空度
≤0.01Pa
；保温时间
90min
～
150min。
[0018]步骤五，在真空设备中随炉降温冷却至室温后，拆卸带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，取出带凸台钛合金焊接锥筒，对校形后带凸台钛合金焊接锥筒进行圆跳动和全跳动测量
。
[0019]所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法，根据材料热涨冷缩的特性，不同材料加热到相同的温度时，膨胀量不同
。
利用钛合金高温塑性好，热膨胀系数小的材料特点，采用高温刚性好，热膨胀系数大的材料，设计一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，将带凸台钛合金焊接锥筒装在在模具中，一同放入真空热处理炉内，加热升温，并随模具一起降温冷却
。
升温过程中，随温度升高，模具受热膨胀大于带凸台钛合金焊接锥筒受热膨胀，这时带凸台钛合金焊接锥筒内形面受到模具膨胀的压力，产生微小蠕变变形，这时高温下带凸台钛合金焊接锥筒尺寸和精度与模具高温下尺寸和精度一致，从而达到高精密校形的目的
。
[0020]将装夹大长细比带凸台钛合金焊接锥筒后的校形模具，在真空热处理炉内按设定温度和真空度进行真空热胀校形工艺处理，完成大长细比带凸台钛合金焊接锥筒精密热胀校形
。
[0021]所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具及方法具有如下优点：实现了带凸台钛合金焊接锥筒内侧负角度情况下的内侧胀瓣装
、
卸，满足大长细比带凸台钛合金焊接锥筒设计结构和尺寸精度要求，特别是大长细比带凸台钛合金焊接锥筒类零件实现圆跳动和全跳动在
0.3mm
内公差要求，实现精密校形，使零件合格率提升至
90%
以上
,
可以提高产品质量控制，提升产品稳定性，降低生产成本
。
附图说明
[0022]下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为大长细比带凸台钛合金焊接锥筒结构示意图；
图2为带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具结构示意图；图3为图2中
A
‑
A
处剖视图；图4为胀瓣结构示意图；图5为图4中
A
‑
A
处剖视图...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，其特征在于：所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具包括：锥形胀芯（1）
、
胀瓣（2）
、
上箍（3）
、
下箍（4）
、
压板（5）
、
底板（9）；其中，所述胀瓣（2）连接在锥形胀芯（1）的外侧，两个上箍（3）构成圆环围绕在胀瓣（2）的外侧，下箍（4）为套在胀瓣（2）的外侧整体圆环形，上箍（3）与下箍（4）构成一个锥筒，压板（5）位于下箍（4）的外侧，锥形胀芯（1）的下端位于底板（9）上端一侧，压板（5）与底板（9）另一侧相连接，带凸台钛合金焊接锥筒（
10
）装夹在胀瓣（2）和上箍（3）
、
下箍（4）之间
。2.
按照权利要求1所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，其特征在于：所述胀瓣（2）的数量为3‑
12
个，胀瓣（2）采用切缝分瓣设计
。3.
按照权利要求2所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，其特征在于：上箍（3）与下箍（4）之间有1‑
3mm
间隙
。4.
按照权利要求3所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，其特征在于：所述胀瓣（2）内侧为圆锥面，与锥形胀芯（1）圆锥面配合胀紧
。5.
按照权利要求4所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，其特征在于：所述压板（5）与底板（9）通过压紧螺栓（6）相连接
。6.
按照权利要求5所述带凸台钛合金焊接锥筒热胀校形模具，其特征在于：所述压板（5）上设置有起重环（7）和吊环螺钉（8）
。7.
按照权利要求
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学鑫，梅飞强，杨波，孙培秋，何移峰，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：