本发明专利技术公开了一种TC25钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，为轧制出外形完整、尺寸精度高、组织和性能优良并沿零件外形分布的复杂异形截面环形件，其技术方案为：把按规格下料的TC25钛合金棒料加热后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯；把矩形预轧坯加热后在预轧异形孔型内由预轧内型模块和预轧外型模块辗轧成与终轧异形截面环形件结构形状相反的异形预轧坯；把异形预轧坯加热后在终轧异形孔型内由终轧内型模块和终轧外型模块辗轧成异形截面环形件，辗轧时，所述异形预轧坯在终轧异形孔型内沿径向展宽其内部金属按预定的体积流量从较多的地方向较少的地方流动。该环形件主要用于航空航天等领域使用的筒形壳体等回转体零部件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种环形件的轧制成形方法，特别是涉及了 TC25钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法。
技术介绍
随着航空、航天、船舶、核能、燃气轮机、风力发电等行业的讯速发展，对环形件的成形尺寸精度、组织及性能也提出了较高的要求，环形件轧制技术也随之朝着近净成形方向发展，轧制成形的环形件其截面形状越来越复杂，轧制成形难度越来越大，而如何获得沿零件外形分布的环形件是实现精密轧制成形的前提。2008年10月8日公开的中国专利技术专利说明书CN 101279345A公开了一种钛合金异形环锻件的辗轧成形方法，该方法把按规格下料的钛合金棒料经镦粗、冲孔、两次轧环制取矩形异轧坯，再把矩形异轧坯装进轧环机辗轧模具内辗轧成形为异形环锻件，通过在连续两次轧环制坯过程中采取小变形量成形的方式和在各工艺步骤中控制准确的变形量，轧制出了组织和性能良好的异形环锻件。该方法由于采用矩形预轧坯直接辗轧成异形环形件，一般情况下只能辗轧成形简单形状的异形截面环形件；若采用该方法辗轧复杂形状的异形截面环形件例如截面上既有凹槽面也有凸台面的复杂异形截面TC25钛合金环形件时，由于辗轧过程中矩形预轧坯在轧制孔型中的金属流动复杂，矩形预轧坯与轧制孔型之间的作用界面情况复杂，辗轧过程具有明显的非线性、时变、非稳态特性，造成辗轧成形的异形截面环形件容易产生截面轮廓充不满、外表面有折叠、端面有鱼鳞状等缺陷，从而影响终轧环形件的尺寸精度和组织性能，严重时还可导致环形件报废，不利于实现异形截面环形件的精密辗轧成形。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种按预定体积流量反向变形的异形预轧坯来实现TC25钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，采用该方法能够轧制出外形完整、尺寸精度高、组织和性能优良并沿零件外形分布的TC25钛合金复杂异形截面环形件。为解决上述技术问题，本专利技术所述TC25钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，其工艺步骤如下:把按规格下料的TC25钛合金棒料加热到850°C 995°C的变形温度后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯:加热所述矩形预轧坯到上述变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于辗轧模具的预轧异形孔型内，所述预轧异形孔型由具有凹槽面的预轧内型模块、具有上凹槽面和下凹槽面的预轧外型模块及上端盖和下端盖围成；启动轧环机使芯辊和主辊以900KN 1900KN的轧制力在预轧异形孔型内辗轧矩形预轧还，矩形预轧还以9mm/s 14mm/s的速度沿径向展宽,并在预轧内型模块和预轧外型模块的辗轧下沿与终轧异形截面环形件结构形状相反的方向按预定的体积流量变形成异形预轧坯；所述异形预轧坯由第一预轧矩形环、第二预轧异形环、第三预轧矩形环、第四预轧异形环及第五预轧矩形环依次叠加组成；在异形预轧坯的内环面上具有预轧内凸台面，在其外环面上具有预轧上凸台面和预轧下凸台面，所述预轧上凸台面处于第二预轧异形环的外周面，所述预轧下凸台面处于第四预轧异形环的外周面；在第二预轧异形环和第四预轧异形环之间具有预轧凹槽面，并且所述第一预轧矩形环与第五预轧矩形环形状和尺寸完全相同、所述第二预轧异形环与第四预轧异形环形状和尺寸完全相同；把轧环机芯辊模的预轧内型模块更换为终轧内型模块，所述终轧内型模块的外周面具有外凸台面；把主辊模的预轧外型模块更换为终轧外型模块，所述终轧外型模块的外周面上具有上凸台面和下凸台面；所述终轧内型模块、终轧外型模块的外周面与所述上端盖、下端盖围成终轧异形孔型；把异形预轧坯在锻造加热炉内加热到850°C 995°C的变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于终轧异形孔型内，使终轧内型模块的外凸台面与异形预轧坯的预轧内凸台面相对应，终轧外型模块的上凸台面与异形预轧坯的预轧上凸台面相对应，终轧外型模块的下凸台面与异形预轧坯的预轧下凸台面相对应；启动轧环机以580KN 980KN的轧制力对异形预轧坯进行轧制，所述异形预轧坯在终轧异形孔型内，其内环面上的预轧内凸台面及其外环面上的预轧上凸台面、预轧下凸台面首先受到来自终轧内型模块的外凸台面及终轧外型模块的上凸台面、下凸台面的轧制，异形预轧坯在异形孔型内以lmm/s 9mm/s的速度沿径向展宽，其内金属流动从第二预轧异形环向第一预轧矩形环和第三预轧矩形环流动，同时从第四预轧异形环向第三预轧矩形环和第五预轧矩形环方向流动；当第二预轧异形环内的金属流到第一预轧矩形环和第三预轧矩形环内的金属体积分别为预定的流量体积Vtl，并且当第四预轧异形环内的金属流到第三预轧矩形环和第五预轧矩形环内的金属体积分别为预定的流量体积Vtl时，异形预轧坯在终轧异形孔型内被辗轧成复杂的异形截面环形件；所述异形截面环形件由第一终轧异形环、第二终轧矩形环、第三终轧异形环、第四终轧矩形环及第五终轧异形环依次叠加组成，所述第三终轧异形环的外环面具有终轧外凸台面，在所述第一终轧异形环与第三终轧异形环之间具有终轧上凹槽面，在所述第三终轧异形环与第五终轧异形环之间具有终轧下凹槽面，在所述异形截面环形件的内环面上具有终轧内凹槽面，并且所述第一终轧异形环与第五终轧异形环的形状和尺寸完全相同、所述第二终轧矩形环与第四终轧矩形环的形状和尺寸完全相同。所述异形预轧坯与所述异形截面环形件之间的体积关系按下列公式计算:V01=V1 — V0 ; V02=V2 + 2V0 ; V03=V3 — 2V0 ; V04=V4 + 2V0 ; V05=V5 — V0 ；式中:V01—第一预轧矩形环对应的环形体积；V02—第二预轧异形环对应的环形体积；V03—第三预轧矩形环对应的环形体积；V04—第四预轧异形环对应的环形体积；V05—第五预轧矩形环对应的环形体积；V1—第一终轧异形环对应的环形体积；V2—第二终轧矩形环对应的环形体积；V3—第三终轧异形环对应的环形体积；V4—第四终轧矩形环对应的环形体积；V5—第五终轧异形环对应的环形体积；V0——从第二预轧异形环内流到第一预轧矩形环内的预定金属流量体积；等于从第二预轧异形环内流到第三预轧矩形环内的预定金属流量体积；等于从第四预轧异形环内流到第三预轧矩形环内的预定金属流量体积；等于从第四预轧异形环内流到第五预轧矩形环内的预定金属流量体积。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下:本专利技术先把制取的TC25钛合金矩形预轧坯在预轧异形孔型内由预轧内型模块和预轧外型模块辗轧成与终轧异形截面环形件结构形状相反的异形预轧坯，再把异形预轧坯在终轧异形孔型内由终轧内型模块和终轧外型模块辗轧成异形截面环形件；辗轧时，所述异形预轧坯在终轧异形孔型内，其内环面上的预轧内凸台面及其外环面上的预轧上、下凸台面首先受到来自终轧内型模块的外凸台面及终轧外型模块的上、下凸台面的轧制，异形预轧坯沿径向展宽其内部金属从较多的地方向较少的地方流动，通过设计计算和轧环机的精确控制，使异形预轧坯第二预轧异形环内的金属流到第一预轧矩形环和第三预轧矩形环内的金属体积分别为预定的流量体积，第四预轧异形环内的金属流到第三预轧矩形环和第五预轧矩形环内的金属体积分别为预定的流量体积；由于异形预轧坯在异形孔型内辗轧成异形截面环形件时其体积是不变的，通过引导金属流向简化了异形预轧坯与轧制孔型之间的作用界面关系，增加了辗轧过程的稳定性，获得了沿零件外形呈完整流线分布的复杂异形截本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TC25钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，包括把按规格下料的TC25钛合金棒料（1）加热到850℃～995℃的变形温度后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯（10）的步骤，其特征在于，该方法还包括以下步骤：加热所述矩形预轧坯（10）到上述变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于辗轧模具的预轧异形孔型（11）内，所述预轧异形孔型（11）由具有凹槽面（160）的预轧内型模块（16）、具有上凹槽面（171）和下凹槽面（172）的预轧外型模块（17）及上端盖（18）和下端盖（19）围成；启动轧环机使芯辊（12）和主辊（13）以900KN～1900KN的轧制力在预轧异形孔型（11）内辗轧矩形预轧坯（10），矩形预轧坯(10)以9mm/s～14mm/s的速度沿径向展宽，并在预轧内型模块（16）和预轧外型模块（17）的辗轧下沿与终轧异形截面环形件（40）结构形状相反的方向按预定的体积流量变形成异形预轧坯（30）；所述异形预轧坯（30）由第一预轧矩形环（S01）、第二预轧异形环（S02）、第三预轧矩形环（S03）、第四预轧异形环（S04）及第五预轧矩形环（S05）依次叠加组成；在异形预轧坯（30）的内环面上具有预轧内凸台面（300），在其外环面上具有预轧上凸台面（301）和预轧下凸台面（302），所述预轧上凸台面（301）处于第二预轧异形环（S02）的外周面，所述预轧下凸台面（302）处于第四预轧异形环（S04）的外周面；在第二预轧异形环（S02）和第四预轧异形环（S04）之间具有预轧凹槽面（303），并且所述第一预轧矩形环（S01）与第五预轧矩形环（S05）形状和尺寸完全相同、所述第二预轧异形环（S02）与第四预轧异形环（S04）形状和尺寸完全相同；把轧环机芯辊模的预轧内型模块（16）更换为终轧内型模块（16′），所述终轧内型模块（16′）的外周面具有外凸台面（160）；把主辊模的预轧外型模块（17）更换为终轧外型模块（17′），所述终轧外型模块（17′）的外周面上具有上凸台面（171）和下凸台面（172）；所述终轧内型模块（16′）、终轧外型模块（17′）的外周面与所述上端盖（18）、下端盖（19）围成终轧异形孔型（11′）；把异形预轧坯（30）在锻造加热炉内加热到850℃～995℃的变形温度后装?进轧环机使其纵向截面处于终轧异形孔型（11′）内，使终轧内型模块（16′）的外凸台面（160）与异形预轧坯（30）的预轧内凸台面（300）相对应，终轧外型模块（17′）的上凸台面（171）与异形预轧坯（30）的预轧上凸台面（301）相对应，终轧外型模块（17′）的下凸台面（172）与异形预轧坯（30）的预轧下凸台面（302）相对应；启动轧环机以580KN～980KN的轧制力对异形预轧坯（30）进行轧制，所述异形预轧坯（30）在终轧异形孔型（11′）内，其内环面上的预轧内凸台面（300）及其外环面上的预轧上凸台面（301）、预轧下凸台面（302）首先受到来自终轧内型模块（16′）的外凸台面（160）及终轧外型模块（17′）的上凸台面（171）、下凸台面（172）的轧制，异形预轧坯（30）在异形孔型（11′）内以1mm/s～9mm/s的速度沿径向展宽，其内金属流动从第二预轧异形环（S02）向第一预轧矩形环（S01）和第三预轧矩形环（S03）流动，同时从第四预轧异形环（S04）向第三预轧矩形环（S03）和第五预轧矩形环（S05）方向流动；当第二预轧异形环（S02）内的金属流到第一预轧矩形环（S01）和第三预轧矩形环（S03）内的金属体积分别为预定的流量体积V0，并且当第四预轧异形环（S04）内的金属流到第三预轧矩形环（S03）和第五预轧矩形环（S05）内的金属体积分别为预定的流量体积V0时，异形预轧坯（30）在终轧异形孔型（11′）内被辗轧成复杂的异形截面环形件（40）；所述异形截面环形件（40）由第一终轧异形环（S1）、第二终轧矩形环（S2）、第三终轧异形环（S3）、第四终轧矩形环（S4）及第五终轧异形环（S5）依次叠加组成，所述第三终轧异形环（S3）的外环面具有终轧外凸台面（403），在所述第一终轧异形环（S1）与第三终轧异形环（S3）之间具有终轧上凹槽面（401），在所述第三终轧异形环（S3）与第五终轧异形环（S5）之间具有终轧下凹槽面（402），在所述异形截面环形件（40）的内环面上具有终轧内凹槽面（400），并且所述第一终轧异形环（S1）与第五终轧异形环（S5）的形状和尺寸完全相同、所述第二终轧矩形环（S2）与第四终轧矩形环（S4）的形状和尺寸完全相同。...
【技术特征摘要】
1.一种TC25钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，包括把按规格下料的TC25钛合金棒料(I)加热到850°C 995°C的变形温度后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯(10)的步骤，其特征在于，该方法还包括以下步骤: 加热所述矩形预轧坯(10)到上述变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于辗轧模具的预轧异形孔型(11)内，所述预轧异形孔型(11)由具有凹槽面(Ietl)的预轧内型模块(16)、具有上凹槽面(H1)和下凹槽面(172)的预轧外型模块(17)及上端盖(18)和下端盖(19)围成； 启动轧环机使芯辊(12)和主辊(13)以900KN 1900KN的轧制力在预轧异形孔型(11)内辗轧矩形预轧还(10),矩形预轧还(10)以9mm/s 14mm/s的速度沿径向展宽,并在预轧内型模块(16)和预轧外型模块(17)的辗轧下沿与终轧异形截面环形件(40)结构形状相反的方向按预定的体积流量变形成异形预轧坯(30);所述异形预轧坯(30)由第一预轧矩形环(Stll)、第二预轧异形环(S。、第三预轧矩形环(\3)、第四预轧异形环(Stl4)及第五预轧矩形环(Stl5)依次叠加组成；在异形预轧坯(30)的内环面上具有预轧内凸台面(30°)，在其外环面上具有预轧上凸台面(301)和预轧下凸台面(302)，所述预轧上凸台面(301)处于第二预轧异形环(Stl2)的外周面，所述预轧下凸台面(302)处于第四预轧异形环(Stl4)的外周面；在第二预轧异形环(Stl2)和第四预轧异形环(Stl4)之间具有预轧凹槽面(303)，并且所述第一预轧矩形环(Stll)与第五预轧矩形环(Stl5)形状和尺寸完全相同、所述第二预轧异形环(Stl2)与第四预轧异形环(Stl4)形状和尺寸完全相同； 把轧环机芯辊模的预轧内型模块(16)更换为终轧内型模块(16')，所述终轧内型模块(16,)的外周面具有外凸台面(16°);把主辊模的预轧外型模块(17)更换为终轧外型模块(17')，所述终轧外型模块(17')的外周面上具有上凸台面(171)和下凸台面(172);所述终轧内型模块(16')、终轧外型模块(17')的外周面与所述上端盖(18)、下端盖(19)围成终轧异形孔型(1P ); 把异形预轧坯(30)在锻造加热炉内加热到850°C 995°C的变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于终轧异形孔型(1P )内，使终轧内型模块(16')的外凸台面(16°)与异形预轧坯(30)的预轧内凸台面(30°)相对应，终轧外型模块(17')的上凸台面(171)与异形预轧坯(30)的预轧上凸台面(301)相对应，终轧外型模块(17')的下凸台面(172)与异形预轧坯(30)的预轧下凸台面(302)相对应； 启动轧环机以580KN 980KN的轧制力对异形预轧坯(30)进行轧制，所述异形预轧坯(30)在终轧异形孔型(11')内，其内环面上的预轧内凸台面(30°)及其外环面上的预轧上凸台面(301)、预轧下凸台面(302)首...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢漫宇，杨家典，陈学洪，吴永安，张家俊，张星，杨汝彪，
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：
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