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钛合金薄壁筒形件热胀形法精确成形技术

薄壁筒形件热胀形法精确成形技术

上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术

钛合金薄壁筒形件热胀形法精确成形技术

杨春

(中国空空导弹研究院,河南洛阳471009)

要:利用热胀形对钛合金薄壁筒形件精确成形是一种新的成形方法,胀形芯轴设计是热胀形精确成形关键技

术之一。本文阐述了热胀形成形原理、胀形芯轴材料的选取、尺寸的确定及结构设计,给出了热胀形成形工艺流程。

关键词:热胀形;线胀系数;胀形芯轴中图分类号:TG376.2

文献标识码:A

文章编号:1001-3814(2011)03-0109-02

HotBulgingPrecisionFormingProcessforTitaniumAlloyThin

WallBarrel-shapedParts

YANGChun

(ChinaAirborneMissileAcademy,Luoyang471009,China)

Abstract:Theprecisionformingofthinwallbarrel-shapedpartsoftitaniumalloybythermalexpansionisanewformingmethod,theexpansionmandreldesignisoneofkeytechnologiesinthehotbulgepreciseforming.Theprincipleofthermalexpansionforming,thematerialselectionandthedeterminingofthesizeandstructuraldesignofexpansionmandrelwerediscussed,thethermalexpansionformingprocesswasgiven.

Keywords:hotbulgeforming;linearexpansioncoefficient;expansionmandrel

钛合金强度高,耐热性好,密度小,具有较好的综合力学性能,被广泛地应用于航空航天等领域。钛合金具有弹性模量较小,加工时回弹严重,成形稳定性差的特点,因此利用钛合金板成形、焊接加工的薄壁筒形件精确成形往往十分困难,难于满足设计精度要求。我们采用一种新的成形方法,即热胀形成形方法,合理设计胀形芯轴,提高了钛合金薄壁筒形件的尺寸精度,达到了精确成形的目的。

d1D1D2(d2)

d1-20℃时芯轴的外径,D1-20℃时零件的内径D2-高温状态下零件内径,d2-高温状态下芯轴外径

Fig.1Theprincipleofvacuumthermalexpansionforming

图1真空热胀形原理图

2钛合金薄壁筒形件加工工艺流程

钛合金薄壁筒形件的零件图如图2所示,零件材料为厚度1mm的钛合金板TC4。经过多次探索,确定成形工艺的主要流程为:滚弯预成形→焊接→热胀形。采用滚弯机对TC4板进行预成形后,将预成形件固定在焊接夹具上焊接成筒形件,最后利用胀形芯轴在真空炉中得到满足尺寸精度的筒形件。由于滚弯预成形和焊接工艺比较成熟,这里不在赘述。本文主要对胀形芯轴设计和真空热胀形工艺作简单阐述。

0.2

0.3

1热胀形精确成形原理

热胀形利用了钛合金材料高温塑性好,线胀系

数较小的特点。采用某种高温刚性较好,线胀系数较大的材料制成芯轴,使芯轴在常温装进零件内,一同放入真空热处理炉内,随着温度的升高,因芯轴的线胀系数较钛合金线胀系数大,零件受到芯轴膨胀产生的压力,发生塑性变形,在高温时恰好与零件在高温状态下的理想内径吻合。当零件和芯轴一同降温至室温时,此热塑性变形保持下来,从而达到热胀形的目的[1]。真空热胀形原理如图1所示。

收稿日期:2010-09-12

作者简介:杨春(1971-),女,陕西宝鸡人,高工,硕士,主要研究方

向:工艺装备设计及机械装调工艺技术;

电话:0379-63385149;E-mail:yangchun471009@http://doc.xuehai.net

500

Fig.2Drawingofthepart

图2零件图

《热加工工艺》2011年第40卷第3期

准198-0

(准200)

+0.2

109

第1页

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