[发明专利]一种大截面差钛合金管件差温气压成形方法及装置

权利要求书

1.一种大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：通过模具分区加热调控变形均匀性，包括以下步骤，

S1：在模具的不同区域布置不同的加热元件，分别进行温度测量与控制，实现模具大端温度较低、模具小端温度较高的差温温度场；

S2：根据管坯大端与管坯小端的温度、直径、壁厚和材料性能，通过计算设计气压加载曲线，采用该气压加载曲线，向管坯内部注入压缩气体，使管坯大端与小端同步变形，并获得基本相同的最大应变速率。

2.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中所述气压加载曲线的计算公式为

其中，p(T)为在温度为T的条件下所需成形压力，t为管坯壁厚，r为管坯内侧半径，σ_s(T)为在温度T的条件下管坯的屈服强度。

3.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中所述管坯两端截面形状不同，所述管坯为一端大一端小的锥形管坯，所述管坯的截面呈圆形或椭圆形或多边形。

4.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中所述管坯的厚度为1mm-6mm，所述管坯的外径或横截面的外轮廓最大尺寸为20mm-3000mm，所述管坯的长度为100mm-2000mm。

5.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中所述的管坯材料为钛合金，所述钛合金包括近α型和α+β型钛合金。

6.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中所述管坯小端的温度为650℃-850℃，所述管坯小端的温度低于管坯材料的相变温度。

7.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中所述压缩气体为空气的压缩气体或氩气的压缩气体或氮气的压缩气体或氦气的压缩气体。

8.根据权利要求1所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法，其特征在于：步骤二中得到的空心变截面管件的截面呈圆形或椭圆形或多边形或异形，步骤二中得到的大截面差管件的轴线形状为直线或平面内曲线或空间曲线。

9.一种用于实施如权利要求1-8中任意一项所述的大截面差钛合金管件差温气压成形方法的大截面差钛合金管件差温气压成形装置，其特征在于：包括大端冲头、小端冲头以及自上至下依次设置的上模水冷板、上模隔热板、上模块、下模块、下模隔热板和下模水冷板，所述上模块的中部设有上模分区隔热板，所述下模块的中部设有下模分区隔热板，所述上模块和所述下模块上均设有加热元件和热电偶，所述上模块上设有上腔体，所述下模块上设有下腔体，所述上腔体和所述下腔体共同构成形腔，所述大端冲头与所述形腔的大端相匹配，所述小端冲头与所述形腔的小端相匹配，所述大端冲头的外侧套设有大端冲头加热圈，所述大端冲头的一端设有大端冲头隔热板，大端冲头的中心设有与所述形腔连通的进气孔，所述小端冲头的外侧套设有小端冲头加热圈，所述小端冲头的一端设有小端冲头隔热板。

10.根据权利要求9所述的大截面差钛合金管件差温气压成形装置，其特征在于：所述上模块通过所述上模分区隔热板分为大端上模块和小端上模块，所述下模块通过所述下模分区隔热板分为大端下模块和小端下模块，所述大端上模块与所述大端下模块相匹配，所述小端上模块和所述小端下模块相匹配，所述加热元件包括大端加热元件和小端加热元件，所述大端加热元件分别设置于所述大端上模块和所述大端下模块上，所述小端加热元件分别设置于所述小端上模块和所述小端下模块上，所述热电偶包括大端热电偶和小端热电偶，所述大端热电偶设置于所述大端下模块上，所述小端热电偶设置于所述小端下模块上。