[发明专利]一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置与方法

说明书

本发明公开了一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置，包括有定形系统、两套旋压成形系统及两套自动在线加热系统；两套旋压成形系统轴向错距分布在定形系统两侧，两套自动在线加热系统分别分布在定形系统两侧；定形系统用于钼板的定形，旋压成形系统用于钼板的施压成形，自动在线加热系统用于在旋压成形过程中对钼板进行加热。该装置能够以钼板为原料，一次性无间断地制备出长径比大、变截面、曲母线形的钼金属回转体产品。采用该装置的旋压成形方法制备出的钼坩埚周向壁厚一致，高度方向壁厚减薄过渡均匀，尺寸精确，无裂纹，无表面缺陷。

技术领域

本发明属于强力旋压技术领域，具体涉及一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置，本发明还涉及采用该装置进行钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形的方法。

背景技术

钼坩埚是一类重要的钼及钼合金异形结构件，广泛用作蓝宝石单晶结晶、玻璃熔炼、稀土冶炼、锌冶炼的容器和高温炉内衬组件等，一般采用“粉末冶金+锻造(挤压)+机械加工”、冲压等方式加工。但对于尺寸大、长径比大、表面质量要求高、壁厚小且变化的钼坩埚，“烧结+锻造(挤压)+机械加工”方式不但材料利用率太低，而且工件的强度和致密度较低，而冲压技术往往因变形程度大、壁厚不均等原因而难以成形，因此多采用旋压技术成形。

旋压技术是通过旋轮的进给运动，加压于随芯模沿同一轴线旋转的板坯或管坯上，使其产生连续局部塑性变形，成为所需空心回转体的成形方法。它综合了锻造、挤压、拉深、环轧、横轧和辊压等工艺特点。旋压技术不但因芯模外形多变，在加工精度高、长径比大、变截面、曲母线形的各种异型回转体加工中显出独特的成形优越性，而且在旋压过程中，旋轮与金属近乎点接触，接触面积小，单位压力高达2500-3500MPa，特别适合于高强度难变形材料零件的塑性成形。因此，旋压成形技术逐渐成为航空、航天、导弹、卫星、兵器、舰艇等行业小批量、多品种回转型薄壁壳体金属零件的一种先进精密塑性成形工艺。

按照旋压过程中毛坯厚度是否变化(减薄)，旋压技术分为普通旋压和强力旋压，前者多用于表面质量要求较低的等壁厚罐体成形，后者多用于变壁厚、表面质量高的复杂结构件的加工。钼金属的脆性大，与芯模的贴合性较差，一般通过壁厚减薄过程的金属流动来实现较佳的表面粗糙度，因此多采用强力旋压。

按照毛坯的变形温度，旋压技术分为室温旋压和热态旋压。室温旋压适用于钢、铝、铜等变形抗力小的高塑性易变形材料，而镍基高温合金、钛、钨、钼等变形抗力大的低延性材料和脆性材料多采用热态旋压。

在筒形件的强力旋压过程中，多采用2-3个旋轮周向对称布局，以达到旋压径向力的平衡，减少主轴和芯模的弯曲挠度、偏摆和振动。

目前，钼金属的热态强力旋压技术虽然具有一定的理论可行性和实验探索，但缺乏适合于工业化生产的技术细节。一则，为了保证钼坩埚具有严格的形状和尺寸(包括各个部位的直线尺寸、壁厚、角度、圆弧半径、平面度、位置公差等)、较高的刚度(避免使用过程出现变形)、优异的表面质量、较为均匀的变形显微组织(避免热疲劳在显微组织突变处诱发微裂纹)，必须对旋轮成形角、旋轮半径、旋轮尖角半径、旋轮安装角等旋压成形系统的结构参数，以及钼板前置处理工艺、壁厚道次减薄率、旋轮进给量、芯模-旋轮间隙、主轴转速、旋压温度、成品退火工艺等旋压工艺及其配套工艺给出详尽的规范。二则，现有热态旋压过程中加热多采用人工手持加热炬进行加热。这种加热方式不但难以保证均匀的温度场，而且操作人员的劳动强度较大，工作环境差，同时旋压大尺寸工件时需多人持多把加热炬配合加热，温度均匀性难以保证且存在一定的安全隐患。因此，设计一种与旋压运行轨迹同步移动的气体自动加热系统，是钼坩埚旋压技术的重要硬件保障。再则，旋轮的周向布局虽已有定论，但这2-3个旋轮的轴向布局尚无细节设计，而这对于保证旋压件壁厚周向一致性、壁厚轴向变化连续性、降低内表面粗糙度、提高成形效率具有较大的影响，因此，必须设计合理的旋轮轴向错距结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种钼坩埚双轮错距热态强力旋压成形装置，能够以钼板为原料，一次性无间断地制备出长径比大、变截面、曲母线形的钼金属回转体产品。