[发明专利]一种钛合金零件热成型模具的制备方法

说明书

本发明提供一种钛合金零件热成型模具的制备方法，其包括以下步骤：S1、制备钛合金零件的测定式样；S2、测定钛合金零件的测定式样的线膨胀系数；S3、根据成形钛合金零件的外表面曲面生成模具内型腔曲面；S4、根据测试所得的线膨胀系数，计算钛合金零件的热形变尺寸；S5、将模具型腔曲面的下模保持不变，上模向曲面外偏移，偏移的位移为热形变尺寸与钛合金板材厚度之和，再乘以经验放大系数，得到目标模具内型腔；S6、检验模具是否符合要求。与现有技术相比，本发明充分考虑到钛合金零件和模具之间不同材料的线膨胀系数的差异，对模具的型腔尺寸进行调整，提高模具的使用寿命，大大改善成形产品的质量，有效提高零件成形精度，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种热成型模具，尤其涉及一种钛合金零件热成型模具的制备方法。

背景技术

钛合金具有一系列优秀的机械性能，比如密度较小，比强度高，耐腐蚀性强等等，在航空工业上有着广泛的应用。随着不同型号的损伤容限设计式的钛合金不断被研发，在飞机设计制造领域钛合金的使用量将还会不断的增大。此外，钛合金在民用领域的海洋开发、化工设备以及日常轻工方面也得到广泛的应用。然而，钛合金的缺口敏感性高，工程上多采用塑性成形的方法。但是，钛合金在室温下的屈强比高，塑性变形的范围小，回弹量很大，在工程应用中常用热状态下成形的方法。为了成形出航空零件上各种复杂的几何形状，目前广泛采用热模具成形的方法，即钛合金板材在加热软化的状态下受模具凹凸模的型腔的上下运动，在表面作用下受迫变形，发生塑性变形，最后形成各种形状的零件。在热状态下，根据热力学的基本理论，温度的上升会使得金属材料内的分子和原子的自由能加大，晶格原子偏离平衡点的振动幅度也变大。宏观表现为材料发生了体积膨胀，工程上一般用材料的线膨胀系数来表征某种材料在特定温度区间的这种膨胀效应。不同材料的线膨胀系数不同，同一种材料的不同扎制方向的膨胀系数也不同。在高温下，模具与零件由于是不同材料，因而其膨胀率不一致。在对模具进行设计时若不考虑材料的这种热膨胀差异，会使得模具的间隙和圆弧半径等关键尺寸在高温下不符合预期目标，有可能在加工过程中严重增大摩擦力，降低了模具的寿命甚至使加工出来的零件尺寸精度不符合要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金零件热成型模具的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种钛合金零件热成型模具的制备方法，其包括以下步骤：

S1、将若干片状钛合金板材层叠并制成钛合金零件的测定式样；

S2、测定钛合金零件的测定式样的线膨胀系数；

S3、根据成形钛合金零件的外表面曲面生成模具内型腔曲面；

S4、根据测试所得的线膨胀系数，计算在工艺工况下钛合金零件的热形变尺寸；

S5、将模具型腔曲面的下模保持不变，上模向曲面外偏移，偏移的位移为热形变尺寸与钛合金板材厚度之和，再乘以经验放大系数，得到目标模具内型腔；

S6、完成模具其余的尺寸和结构设计，并检验模具是否符合要求。

作为本发明的进一步改进，所述“将若干片状钛合金板材层叠并制成钛合金零件的测定式样”步骤具体为：

将若干片状钛合金板材层叠并焊接成块状试样，将块状试样的表面打磨光滑，切割，得到圆柱状的钛合金零件的测定式样。

作为本发明的进一步改进，将若干片状钛合金板材层叠并采用扩散焊接工艺制成块状试样。

作为本发明的进一步改进，所述片状钛合金板材层的厚度为1mm，大小为20*20mm。

作为本发明的进一步改进，使用砂轮对块状试样的表面进行光滑打磨，然后使用线切割技术将块状试样切成标准的圆柱状钛合金零件的试样。

作为本发明的进一步改进，所述“测定钛合金零件的测定式样的线膨胀系数”步骤具体为：