[发明专利]一种TC4合金内T形截面异形环件坯料的设计方法

说明书

本发明公开一种TC4合金内T形截面异形环件坯料的设计方法，将成品TC4合金内T形截面异形环件作为基础，根据环件轧制过程中的金属流动的特性，设置中间坯料及最终坯料的高度与环件的高度一致，并将环件分成若干块，然后根据每一块在塑性变形过程中的体积不变的原则，精确计算出每一块的坯料尺寸，最后结合成最终坯料，本发明填补了国内对于TC4合金内T形截面异形环件坯料设计的空白。本发明通过对环件及坯料的各部分尺寸进行精确计算，做出的环件尺寸精度高，能有效避免轧制过程中金属填充不满等缺陷，省去了大量的人力物力。

技术领域

本发明涉及环形件成形技术领域，特别是涉及一种精确计算TC4合金内T形截面异形环件坯料尺寸的方法

背景技术

异形环件轧制工艺是在径向轧辊和轴向轧辊的共同作用下,使环坯截面尺寸减小,截面轮廓成形,直径扩大的一种高效的塑性成形工艺。现有的轧制预成形坯料的设计方法是依据金属塑性变形过程中的体积不变原理，按照一定的轧制比例，通过简单的计算，得到坯料尺寸。袁海伦在“异形截面环件毛坯结构优化设计及轧制过程计算机仿真:[博士学位论文]”中分别针对上、下孔型法兰环件设计了斜L形坯料，并进行了数值模拟，结果表明，金属流动主要为切向方向，径向流动较为困难；郭良刚等人在“TC4钛合金锥形环辗轧坯料仿真优化设计，塑性工程学报”中指出对TC4钛合金锥形环件热辗轧过程设计了“芯辊基准型”和“驱动辊基准型”两种不等壁厚锥形环坯，对传统“等壁厚型”锥形环坯进行优化；赵晓光等人在专利：CN105268886A中发明了一种涉及内T形环件坯料镦挤成型方法，发明中提出的镦挤成型方法能够促使锻件坯料成型,成为带有内T型结构的构件。由于TC4合金的金属流动性较差，因而需要更精确地对环件及坯料的各部分尺寸进行精确计算，然而针对TC4合金内T形截面异形环件坯料设计的方法，国内尚属空缺。

发明内容

本发明的目的是提供一种TC4合金内T形截面异形环件坯料的设计方法，填补了国内对于TC4合金内T形截面异形环件坯料设计的空白，首先将环件整体按等体积平均分成四块，然后单独计算每一块坯料的尺寸，再将它们结合成最终的整体坯料。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种TC4合金内T形截面异形环件坯料的设计方法，包括以下步骤：

(1)根据环件的轴向尺寸，设置中间坯料b、中间坯料c及最终坯料d的高度为等高，由于TC4合金的流动性较差，且轧制过程中，金属主要沿径向流动，因此设计成等高坯料；

H₀＝H_0b，

H₀＝H_0c，

H₀＝H_0d，

式中，H₀为环件的轴向高度，H_0b为中间坯料b的轴向高度，H_0c为中间坯料c的轴向高度，H_0d为最终坯料的轴向高度；

(2)根据轧制比K和环件的内径D₁确定中间坯料b、中间坯料c及最终坯料d的内径：

式中，D₁为环件的内径，D_1b、D_1c、D_1d分别为中间坯料b、中间坯料c、最终坯料d的内径；

(3)求出环件的整体体积以及环件凸台部位的体积：

V₀＝V₀₁+V₀₂