[发明专利]钛及钛合金电流辅助热旋压成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛及钛合金热旋压成形方法,特别涉及一种钛及钛合金电流辅助热旋压成形方法。

背景技术

金属旋压成形技术是一种综合了锻造、拉伸、挤压、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少无切削加工的先进塑性加工工艺，是材料近净成形极为有效的成形技术。这种成形技术具有变形条件好，制品性能高，尺寸精度高，材料利用率高，制品范围广，可制成整体无缝空心回转体零件等优点。特别适合塑性较差的难变形金属成形。

钛合金属于难变形金属，因其比强度高，耐蚀、可焊、环境相容性好等优异特性己广泛在航空、航天、兵器等部门用作各种薄壁壳体，钛合金的旋压技术因此而发展起来。但是钛合金室温塑性差、变形回弹大、各向异性严重、弯曲能力差、易失稳起皱，这些问题决定了钛合金难于进行冷旋压和普旋成形，所以钛合金部件的旋压主要采用热旋压进行。目前开发了钛合金专用的热旋压机，但是价格昂贵，操作和维护都很困难。

钛合金的旋压尽管已进行了多年，但多是在冷旋压设备上进行，坯料加热极不规范，大部分还是采用火焰喷枪加热的方式，造成旋压温度极不均匀，工人劳动条件差，劳动强度高，钛合金产品表面烧损及污染严重，零件质量稳定性差，操作人员技术素质、操作熟练程度严重影响产品质量等问题。而目前热旋压机的钛及钛合金热旋压成形方法成本高，加工出的零件性能不好。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前热旋压机的钛及钛合金热旋压成形方法成本高，加工出的零件性能不好的问题，本发明提供一种钛及钛合金电流辅助热旋压成形方法。

本发明的钛及钛合金电流辅助热旋压成形方法，它包括如下步骤：

步骤一：在将芯轴的一端与冷旋压机主轴同轴固定连接，且芯轴与冷旋压机主轴9保持绝缘；

步骤二：将钛或钛合金形成的均匀厚度的薄壁管坯套在芯轴的外表面且固定连接，薄壁管坯的内径比芯轴的外径大0.2~0.4mm；

步骤三：在薄壁管坯的一端设置电极和电源，电极的另一端与薄壁管坯摩擦连接，辊子、电极和薄壁管坯串联连接在电源的输出回路中；

步骤四：打开电源使其输出恒定电流，辊子和薄壁管坯在电流的作用下开始被加热；

步骤五：利用光学测温仪实时测量薄壁管坯与辊子接触部分的温度，并根据所述温度实时调整电源的输出电流参数；

步骤六：当光学测温仪测量到的温度到达500-700℃时，启动冷旋压机，冷旋压机主轴带动薄壁管坯旋转；

步骤七：在旋转过程中，驱动辊子和电极同步向薄壁管坯的另一端移动，使薄壁管坯受辊子的压力减薄，当移动到薄壁管坯的另一端时停止，同时关闭冷旋压机和电源，完成薄壁管坯的热压成形；

在所述旋转过程中，光学测温仪始终测量薄壁管坯与辊子接触部分的温度，并根据该温度调整电源的输出电流参数，使得所述温度位于500-700℃之间。

本发明的电流辅助钛合金热旋压成形的方法，是利用电流流经薄壁管坯所产生的焦耳电阻热直接对薄壁管坯本身进行加热，并使其温度保持在热成形温度范围内，然后通过加压装置对薄壁管坯施加一定的压力，使其发生塑性变形，所以不仅避免了传统塑性热成形工艺中整体式加热消耗在方法中其它部件上的热量损失，而且使得加热过程非常迅速，薄壁管坯内部温度分布非常均匀，极大地提高了能量的利用率与加热的效率。

在成形时施加的大电流还能够产生“电塑性”，提高材料的塑性变形能力。

此外，由于薄壁管坯到一定温后可以立即进行成形，温度均匀，有利于坯料的塑性变形，改善产品质量。

现有的热旋压机的成形方法都是对模具及薄壁管坯整体进行加热，达到可加工的温度之后，开始旋压，该种方式在旋压之前需要长时间的加热过程，并且，该方法中需要将待加工的管材的温度保持到整根管材旋压完成之后，才能够降温，众所周知，金属在长时间处于高温的条件下，其表面就会发生氧化反应，而金属氧化之后必然会导致其内部性能的变化，最明显的就是微观组织的改变，而微观组织的改变会改变金属的性能，因此，采用现有热旋压法对钛合金管进行成形的过程中容易导致管材表面氧化以及微观组织发生改变的问题。