[发明专利]一种厚壁钛合金管数控加热弯曲成形方法

说明书

本发明提出一种厚壁钛合金管数控加热弯曲成形方法，通过对工业用数控弯管机弯制模具进行改进，在成形模具上开设加热孔和测温孔，加热孔里放置电阻加热棒，测温孔里放置热电偶，通过温控系统控制电阻加热棒对模具进行加热和保温，利用模具与管材之间的热传导来实现钛合金管材的加热，从而实现利用数控弯管机进行钛合金管材的加热弯曲成形。本发明可用于实现D/t＜20的厚壁钛合金管小弯曲半径的精确弯曲成形，满足舰船领域钛合金管路受限空间布置的要求。

技术领域

本发明属于金属材料塑性加工成形领域，具体是一种厚壁钛合金管数控加热弯曲成形方法。

背景技术

钛合金是一种具有密度小、比强度高、耐蚀性强等优异性能的材料，目前在航空、航天、舰船、化工等行业广泛应用。其中钛合金弯管作为钛管路系统的重要组成部分，相比于定型弯头，采用弯管可以减少管路系统的焊接工作量，缩短建造施工工期，降低生产成本，在舰船领域应用广泛。数控弯管工艺，具有成形精度高，成形速度及弯制角度精确可控，质量稳定的特点，成为各类管材精确高效弯曲成形的首选方法。考虑到舰船管路系统布置经常受空间限制，部分管路弯曲部分需要采用小弯曲半径（R/D≤2，R为弯曲半径，D为管材外径），而钛合金虽然具有比强度高的特点，但是材料流动性差，延伸率低，室温下进行D/t＜20（D为管材外径，t为管材壁厚）的厚壁钛合金管弯曲过程极易出现开裂、壁厚过度减薄、截面扁平化严重等问题，弯管成品率极低，很大程度推高了钛合金弯管的加工成本。

发明内容

本发明的目的在于发明一种厚壁钛合金管数控加热弯曲成形方法，用于实现D/t＜20的厚壁钛合金管小弯曲半径的精确弯曲成形，满足舰船领域钛合金管路受限空间布置的要求。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种厚壁钛合金管数控加热弯曲成形方法，采用数控弯管机弯制模具进行，该方法包括如下步骤：

步骤一，在数控弯管机弯制模具的压模和防皱模上开设加热孔及测温孔，压模及防皱模上的加热孔沿所在模具长度方向间隔布置，测温孔分布在压模和防皱模长度方向的前、中、后三个位置，每个位置设置至少一个测温孔，并且测温孔位置相较于加热孔更接近于所在模具的凹槽；

步骤二，在压模背面与数控弯管机连接面之间加装隔热板，在防皱模与弯管机台面接触区域也加装隔热板；

步骤三，完成上述两个步骤后，对数控弯管机进行调试；

步骤四，设定数控弯管机的弯曲速度为1°~5°/s，弯曲角度范围为0~180°，弯曲半径由数控弯管机弯制模具的弯曲模确定，最小弯曲半径为1.5~2倍的管材外径；

步骤五，在所述的加热孔放置加热元件，在所述测温孔放置测温元件，将加热元件和测温元件的导线连接到温控系统，并设定温控系统的温度值；

步骤六，待测温元件测得温度达到温控系统设定的温度值后，安装待成型的钛合金管，当钛合金管的温度达到所设定的温度时，启动数控弯管机，按照预先设定的弯曲速度和角度进行钛合金管的弯曲，最后得到所需的钛合金弯管。

数控弯管机弯制模具中的芯棒上设有加热孔，加热孔沿芯棒的圆周方向排布，加热孔放置和温控系统连接的加热元件。

所述加热元件为电阻加热棒。

所述测温元件为K型热电偶。

所述加热孔的中心线和所在模具的凹槽之间的距离为20~30mm。

所述加热元件在加热时，压模和防皱模的温度经测温元件测得并上传到温控系统的温控表上实时显示，当压模和防皱模的温度达到设定值时，温控系统的固态继电器断开，加热元件停止加热，压模和防皱模的温度因热量散失而低于设定值时，固态继电器重新闭合，加热元件再次加热直至压模和防皱模的温度再次达到设定值为止。