[发明专利]高稀土镁合金筒形件旋压变形温度场控制工装及控制方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸高稀土镁合金筒形件旋压变形温度场控制工装及控制方法，针对高稀土镁合金筒形旋压件的结构特点和其材料特性，设计了专用旋压变形温度场均匀性调控工装，采用带中心孔旋压模具+带加热管空心环形钢架+压紧螺栓+尾顶的结构设计，使高稀土镁合金筒坯在整个旋压变形过程中其变形区获得双向加热效果，实现了其全旋程变形区温度场的均匀性，减小或者消除了高稀土镁合金筒坯变形区内、外壁的温度梯度，避免了旋压裂纹的出现，保障了大尺寸高稀土镁合金筒形旋压件的成形质量和成形精度。本发明操作过程简单、高效，适宜于批量处理，具有较强的可操作性和实用性。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸高稀土镁合金筒形件旋压变形温度场控制工装及控制方法，属于舱体制造技术领域，所述的大尺寸是指筒形件的内径不小于Φ750mm、筒形件的高度不小于600mm，高稀土是指镁合金中稀土元素的质量含量不小于10％(质量百分数)，温度场控制是指对筒形件旋压过程中其变形区的温度场均匀性进行调控，即确保镁合金筒形件在整个旋压变形过程中其变形区内、外壁温度基本一致，而且镁合金筒形件在整个旋压变形过程中其变形区温度控制在440～470℃范围内。

背景技术

我国新一代远程空面导弹全程在大气层内高超音速机动飞行，用于防区外对敌地面/地下高价值目标、大中型水面舰艇等目标的快速精确打击，导弹具有飞行速度快、突防能力强、毁伤威力大等特点。由于飞机对携弹重量要求严格，且射程相比现有的导弹大幅增加，因此，对导弹舱体等关键构件的减重要求十分迫切。为满足导弹舱体的轻量化要求，其对大尺寸高性能高稀土镁合金筒形件提出了需求。

针对内径≥Ф750mm，高度≥600mm，壁厚≤5mm的大尺寸高性能高稀土镁合金筒形件，一般采用环件-机械加工方法进行制备，该方法存在如下不足：大规格镁合金环件在环轧、挤压成形过程中将出现比较严重的力学性能各向异性问题，而且上述问题在后续的热处理以及机械加工过程中无法获得改善，因此，上述现象将延续至最终的镁合金筒形件；另外，将环件通过机械加工成形为高稀土镁合金筒形件，还存在材料利用率极低、产品成本过高、生产效率低下等一系列问题。

采用旋压成形工艺制备大尺寸高性能高稀土镁合金筒形件可以解决上述问题，达到大幅提升材料利用率、降低产品成本、提高生产效率、减缓各向异性以及显著细晶强化的目的。但镁合金筒形件旋压成形存在以下难点：由于镁合金室温下塑性变形能力较差，因此必须在较高温度下进行热旋成形，而高温下热旋过程中其变形区的温度场均匀性无法保障，极易导致镁合金筒坯内、外壁出现较大的温度梯度，从而出现旋裂的情况，导致构件直接报废。现有技术的经验是采用喷枪首先加热旋压模具，然后将筒坯固定在旋压模具上开始旋压且在全旋程中加热筒坯外壁，这种方法筒坯内壁仅可通过其外壁及模具传导余热的方式进行补偿加热，筒坯内、外壁的温度梯度较大，导致镁合金筒形件变形区温度场不均匀，极易出现旋压裂纹，严重影响了镁合金筒形件的成形质量和成形精度。

发明内容

本发明的目的在于改善、解决现有技术的不足之处，提供一种大尺寸高稀土镁合金筒形件旋压变形温度场控制工装及控制方法，从而保障高稀土镁合金筒形件在整个旋压变形过程中其变形区温度场的均匀性，减缓或消除了全旋程中镁合金筒形件内、外壁的温度梯度，避免了出现旋压裂纹的现象，保障了大尺寸高稀土镁合金筒形件的成形质量和成形精度。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

大尺寸高稀土镁合金筒形件旋压变形温度场控制工装，该工装包括旋压模具、辐射加热装置和尾顶；

所述的旋压模具为带中心孔的空心圆柱，尾顶固定连接在辐射加热装置上，旋压过程中，辐射加热装置和尾顶安装在旋压模具的中心孔内。

旋压模具的带中心孔的空心圆柱定义为第一空心圆柱，第一空心圆柱的底端带有垭口，该垭口用于与旋压设备进行连接，第一空心圆柱的外径与高稀土镁合金筒坯的内径相匹配，高稀土镁合金筒坯套装在第一空心圆柱上。