鈦及鈦合金電流輔助熱旋壓成形方法技術

鈦及鈦合金電流輔助熱旋壓成形方法，涉及一種鈦及鈦合金熱旋壓成形方法。為了解決目前熱旋壓機的鈦及鈦合金熱旋壓成形方法成本高，加工出的零件性能不好的問題。它是利用電流流經薄壁管坯所產生的焦耳電阻熱直接對薄壁管坯本身進行加熱，并使其溫度保持在熱成形溫度范圍內，然后通過加壓裝置對薄壁管坯施加一定的壓力，使其發生塑性變形，所以不僅避免了傳統塑性熱成形工藝中整體式加熱消耗在方法中其它部件上的熱量損失，而且使得加熱過程非常迅速，薄壁管坯內部溫度分布非常均勻，極大地提高了能量的利用率與加熱的效率。它用于對鈦及鈦合金旋壓成形。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鈦及鈦合金熱旋壓成形方法，特別涉及一種。
技術介紹
金屬旋壓成形技術是一種綜合了鍛造、拉伸、擠壓、彎曲、環軋、橫軋和滾壓等工藝特點的少無切削加工的先進塑性加工工藝，是材料近凈成形極為有效的成形技術。這種成形技術具有變形條件好，制品性能聞，尺寸精度聞，材料利用率聞，制品范圍廣，可制成整體無縫空心回轉體零件等優點。特別適合塑性較差的難變形金屬成形。鈦合金屬于難變形金屬，因其比強度高，耐蝕、可焊、環境相容性好等優異特性己廣泛在航空、航天、兵器等部門用作各種薄壁殼體，鈦合金的旋壓技術因此而發展起來。但是鈦合金室溫塑性差、變形回彈大、各向異性嚴重、彎曲能力差、易失穩起皺，這些問題決定·了鈦合金難于進行冷旋壓和普旋成形，所以鈦合金部件的旋壓主要采用熱旋壓進行。目前開發了鈦合金專用的熱旋壓機，但是價格昂貴，操作和維護都很困難。鈦合金的旋壓盡管已進行了多年，但多是在冷旋壓設備上進行，坯料加熱極不規范，大部分還是采用火焰噴槍加熱的方式，造成旋壓溫度極不均勻，工人勞動條件差，勞動強度高，鈦合金產品表面燒損及污染嚴重，零件質量穩定性差，操作人員技術素質、操作熟練程度嚴重影響產品質量等問題。而目前熱旋壓機的鈦及鈦合金熱旋壓成形方法成本高，加工出的零件性能不好。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決目前熱旋壓機的鈦及鈦合金熱旋壓成形方法成本高，力口工出的零件性能不好的問題，本專利技術提供一種。本專利技術的，它包括如下步驟步驟一在將芯軸的一端與冷旋壓機主軸同軸固定連接，且芯軸與冷旋壓機主軸9保持絕緣；步驟二 將鈦或鈦合金形成的均勻厚度的薄壁管坯套在芯軸的外表面且固定連接，薄壁管坯的內徑比芯軸的外徑大O. 2^0. 4mm ；步驟三在薄壁管坯的一端設置電極和電源，電極的另一端與薄壁管坯摩擦連接，輥子、電極和薄壁管坯串聯連接在電源的輸出回路中；步驟四打開電源使其輸出恒定電流，輥子和薄壁管坯在電流的作用下開始被加執.步驟五利用光學測溫儀實時測量薄壁管坯與輥子接觸部分的溫度，并根據所述溫度實時調整電源的輸出電流參數；步驟六當光學測溫儀測量到的溫度到達500-700°C時，啟動冷旋壓機，冷旋壓機主軸帶動薄壁管坯旋轉；步驟七在旋轉過程中，驅動輥子和電極同步向薄壁管坯的另一端移動，使薄壁管坯受輥子的壓力減薄，當移動到薄壁管坯的另一端時停止，同時關閉冷旋壓機和電源，完成薄壁管坯的熱壓成形；在所述旋轉過程中，光學測溫儀始終測量薄壁管坯與輥子接觸部分的溫度，并根據該溫度調整電源的輸出電流參數，使得所述溫度位于500-700°C之間。本專利技術的電流輔助鈦合金熱旋壓成形的方法，是利用電流流經薄壁管坯所產生的焦耳電阻熱直接對薄壁管坯本身進行加熱，并使其溫度保持在熱成形溫度范圍內，然后通過加壓裝置對薄壁管坯施加一定的壓力，使其發生塑性變形，所以不僅避免了傳統塑性熱成形工藝中整體式加熱消耗在方法中其它部件上的熱量損失，而且使得加熱過程非常迅速，薄壁管坯內部溫度分布非常均勻，極大地提高了能量的利用率與加熱的效率。在成形時施加的大電流還能夠產生“電塑性”，提高材料的塑性變形能力 。此外，由于薄壁管坯到一定溫后可以立即進行成形，溫度均勻，有利于坯料的塑性變形，改善產品質量。現有的熱旋壓機的成形方法都是對模具及薄壁管坯整體進行加熱，達到可加工的溫度之后，開始旋壓，該種方式在旋壓之前需要長時間的加熱過程，并且，該方法中需要將待加工的管材的溫度保持到整根管材旋壓完成之后，才能夠降溫，眾所周知，金屬在長時間處于高溫的條件下，其表面就會發生氧化反應，而金屬氧化之后必然會導致其內部性能的變化，最明顯的就是微觀組織的改變，而微觀組織的改變會改變金屬的性能，因此，采用現有熱旋壓法對鈦合金管進行成形的過程中容易導致管材表面氧化以及微觀組織發生改變的問題。本專利技術所述的方法克服了現有熱旋壓技術的偏見，沒有對管材的整體進行加熱，而是采用對待加工的管坯進行局部加熱的方法實現旋壓成形，由于是局部加熱，因此加熱速度快，當局部加熱到一定溫度之后，立即開始旋壓成形，并且在旋壓成形之后，就不對該部分進行加熱，該部分既可在室溫下冷卻。采用該方法對管材旋壓成形的過程中，每個部分的加熱時間短，使得管材表面不易氧化，所以采用本方法加工的鈦合金薄壁殼體零件的性能明顯要好于現有的熱旋壓機的成形方法。另外，由于本方法是采用局部加熱的方式對管材局部進行加熱，因此加熱時間短，整體管材的加工周期也比現有熱旋壓的方法段。本專利技術所述的方法具有加工效率高、加工成本低、加工工藝簡單以及加工成形的鈦合金薄壁的質量高的優點。附圖說明圖I是本專利技術的的原理示意圖。具體實施例方式具體實施方式一結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述的，它包括如下步驟步驟一在將芯軸3的一端與冷旋壓機主軸9同軸固定連接，且芯軸3與冷旋壓機主軸9保持絕緣；步驟二 將鈦或鈦合金形成的均勻厚度的薄壁管坯2套在芯軸3的外表面且固定連接，薄壁管坯2的內徑比芯軸3的外徑大O. 2^0. 4mm ；步驟三在薄壁管坯2的一端設置電極6和電源7，電極6的另一端與薄壁管坯2摩擦連接，輥子8、電極6和薄壁管坯2串聯連接在電源7的輸出回路中；步驟四打開電源7使其輸出恒定電流，輥子8和薄壁管坯2在電流的作用下開始被加熱；步驟五利用光學測溫儀5實時測量薄壁管坯2與輥子8接觸部分的溫度，并根據所述溫度實時調整電源7的輸出電流參數；步驟六當光學測溫儀5測量到的溫度到達50(T70(TC時，啟動冷旋壓機，冷旋壓機主軸9帶動薄壁管坯2旋轉；步驟七在旋轉過程中，驅動輥子8和電極6同步向薄壁管坯2的另一端移動，使 薄壁管坯2受輥子8的壓力減薄，當移動到薄壁管坯2的另一端時停止，同時關閉旋壓機和電源7，完成薄壁管坯2的熱壓成形；在所述旋轉過程中，光學測溫儀5始終測量薄壁管坯2與輥子8接觸部分的溫度，并根據該溫度調整電源7的輸出電流參數，使得所述溫度位于50(T70(TC之間。本實施方式中，若實施步驟七后薄壁管坯2的厚度沒有達到零件所需的尺寸，可重復對其成形，直到薄壁管坯2達到所需尺寸。本實施方式中所述的電源輸出的信號是低電壓高電流信號。當薄壁管坯達到需要的零件壁厚尺寸時，經斷電、泄壓、退輥子、退電極、退芯軸五個工序，將已經成形的零件從模具中脫出，同時又為下一個零件的成形做好準備。目前一般應用于拉絲成形方面，由于絲材的直徑一般較小，工藝簡單，因此電源的功率一般較小，實現方法也比較簡單。本實施方式中采用芯軸為鈦及鈦合金成形的模具，電極和輥子分別電源連接，電源為大功率電源，電極、輥子和薄壁管坯的待成形部位形成通電回路。芯軸和旋壓機主軸螺栓連接固定，同時保持絕緣；芯軸3和冷旋壓機保持絕緣,絕緣設計使芯軸不會分流流經待成形薄壁管坯的電流，減少能量損失。在所述的回路中待成形薄壁管坯的電阻要遠遠大于回路其它部分的電阻，所以電流會在薄壁管坯待成形部位上產生大量的焦耳熱，使其能夠在短時間內，幾秒至幾十秒，被加熱至熱成形溫度。未成形的薄壁管還2的壁厚范圍為6 20mm,成形后的薄壁管還2的壁厚范圍為2 3mm,例如，內徑200mm,厚度IOmm,高度IOOmm的管JS,經過多次旋壓成形后，壁厚可以減薄到2 3mm,高度增加到300 500mm。具體實施方式二 本實施方式是對具體實施方式一所述的的進一步限本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鈦及鈦合金電流輔助熱旋壓成形方法，它包括如下步驟：步驟一：在將芯軸（3）的一端與冷旋壓機主軸（9）同軸固定連接，且芯軸（3）與冷旋壓機主軸（9）保持絕緣；步驟二：將鈦或鈦合金形成的均勻厚度的薄壁管坯（2）套在芯軸（3）的外表面且固定連接，薄壁管坯（2）的內徑比芯軸（3）的外徑大0.2~0.4mm；步驟三：在薄壁管坯（2）的一端設置電極（6）和電源（7），電極（6）的另一端與薄壁管坯（2）摩擦連接，輥子（8）、電極（6）和薄壁管坯（2）串聯連接在電源（7）的輸出回路中；步驟四：打開電源（7）使其輸出恒定電流，輥子（8）和薄壁管坯（2）在電流的作用下開始被加熱；步驟五：利用光學測溫儀（5）實時測量薄壁管坯（2）與輥子（8）接觸部分的溫度，并根據所述溫度實時調整電源（7）的輸出電流參數；步驟六：當光學測溫儀（5）測量到的溫度到達500~700℃時，啟動冷旋壓機，冷旋壓機主軸（9）帶動薄壁管坯（2）旋轉；步驟七：在旋轉過程中，驅動輥子（8）和電極（6）同步向薄壁管坯（2）的另一端移動，使薄壁管坯（2）受輥子（8）的壓力減薄，當移動到薄壁管坯（2）的另一端時停止，同時關閉冷旋壓機和電源（7），完成薄壁管坯（2）的熱壓成形；在所述旋轉過程中，光學測溫儀（5）始終測量薄壁管坯（2）與輥子（8）接觸部分的溫度，并根據該溫度調整電源（7）的輸出電流參數，使得所述溫度位于500~700℃之間。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王國峰，蔣少松，盧振，張凱鋒，苑世劍，劉鋼，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：