[发明专利]钛合金拉伸机床及成形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉伸成型机床及拉伸成形的方法，具体涉及一种可以用于钛合金冷拉伸的机床及成形的方法。

背景技术

拉伸成型机床是一种公知的设备，如中国发明专利申请200910067216.9公开了一种板材拉形机，主要由机架、左右两侧各一排多个拉料机构和夹料机构组成，每个拉料机构由2-3个液压缸组成，液压缸的一端分别与机架活动联接，另一端共同与夹料机构活动联接。

飞行器制造人员都知道如果能采用钛合金蒙皮和钛合金型材焊接成整体壁板，取代铝合金整体壁板，材料布置科学，战斗机机身重量可大幅减轻，性能也能大幅提高，远超过铝合金整体壁板机身的战斗机。且钛合金的延伸率与铝合金相当，所以铝合金能成形的零件，钛合金理应也能成形。世界各国对钛合金材料作过拉伸试验，皆以断裂告终，这就是钛合金材料至今未能大量应用在战斗机机身制造的原因。

国外专家们在试验失败后，得出了钛合金材料是不可能冷拉伸成形的(不科学的)结论。至今，全世界都认定钛合金材料不可能冷拉成形。现有的拉伸成型机，比如美国HUFFORD拉伸成型机，都不具备直接冷拉成形钛合金零件的能力。

中国发明专利申请200680040245.0公开了一种钛拉伸成形设备和方法，可以实现对钛或钛合金材料的热拉伸成形，这种钛拉伸成形设备包括：a)模具，其具有带有预选非矩形横截面轮廓的工作面，所述轮廓适于接纳和成形细长金属工件，其中至少所述工作面包括隔热材料；b)加热构件，其用于将所述工件电阻加热到工作温度；以及c)移动构件，其用于使所述模具和工件相对于彼此移动，致使造成所述工件抵靠着所述工作面延伸和弯曲。这种拉伸成形方法的步骤为：a)提供具有预选非矩形横截面轮廓的细长金属工件；b)提供具有与所述横截面轮廓互补的工作面的模具，其中至少所述工作面包括隔热材料；c)使电流穿过所述工件而将所述工件电阻加热到工作温度；d)在所述工件处于所述工作温度的同时，通过造成所述工件和所述模具相对于彼此移动而抵靠着所述工作面成形所述工件，进而造成所述工件塑性延伸并弯曲且将所述工件塑形成预选的最终形状。由于采用热拉伸成形，设备中需要配置加热构件，使设备的结构变得复杂，也增加了控制的难度，同时采用热拉伸也不利于节能环保。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种可以用于钛合金冷拉伸的机床，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种钛合金拉伸机床，包括控制系统、模具和设置在所述模具两侧的两个移动构件，每个移动构件上均设置有拉力传感器和位移传感器，所述拉力传感器和位移传感器与所述控制系统相连接。

优选地，所述移动构件包括拉伸油缸和连接在拉伸油缸末端的夹头，所述拉伸油缸通过控制阀与液压泵相连接，所述控制阀、液压泵均与所述控制系统相连接。

更优地，所述拉力传感器设置在拉伸油缸与夹头的连接处。

更优地，所述位移传感器设置在拉伸油缸上。

更优地，所述拉伸油缸为双作用油缸。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种钛合金拉伸成形的方法。

该方法包括以下步骤：

A.在常温下，利用两个移动构件对钛合金工件进行预拉伸，使钛合金工件的两端被两个移动构件夹紧，不会产生滑动；

B.继续施加拉力，使钛合金工件产生一个预定的塑性变形量，根据拉力传感器反馈的拉力信号，控制系统读取此时的拉力值作为控制依据，并控制两个移动构件在整个塑性变形过程中保持该拉力值不变；

C.控制系统控制两个移动构件的运动，使钛合金工件与模具逐步贴合并最终拉伸成形。

优选地，所述移动构件包括拉伸油缸和连接在拉伸油缸末端的夹头，所述拉伸油缸通过控制阀与液压泵相连接，所述控制阀、液压泵均与所述控制系统相连接。

优选地，在所述控制系统中预置各种钛合金材料的牌号和规格，在拉伸前，只要输入钛合金工件的材料牌号、规格尺寸和预定塑性变形量，控制系统即可自动计算出所需要的预拉力。

优选地，所述步骤B中预定的塑性变形量为1％～1.2％。

本发明的有益效果是成功实现了钛合金材料的冷拉伸成形，特别是对于飞机制造业来讲，具有非常重大的意义，可以极大地促进钛合金材料在飞机制造等领域的应用。利用本发明，可以制造出飞机上用的钛合金蒙皮和钛合金型材，进而焊接成整体壁板，可以大幅减轻机身重量，使飞机性能大幅提高，超过所有铝合金飞机。如果数量庞大的民航客机也大量改用钛合金后，就可以达到人们追求节能环保的低碳目标。

附图说明

图1是本发明钛合金拉伸机床的示意图。