[发明专利]一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法，用于钛合金、镁合金、高强钢等常温难成形材料的热成形，尤其适用于钛合金热成形，属于热加工技术领域。

技术背景

钛合金材料具有高比强度、高极限强度、以及具有和复合材料优良的冶金学方面的相容协调特性，电偶腐蚀小，因此，大型钛合金薄壁件是航空航天领域耐高温、长寿命要求优先采用的先进轻量化高效结构元件，但是其精确成形难度大、过程复杂，通常采用热成形。如果采用传统的坯料加热方法，如火焰加热、喷灯加热、加热炉加热坯料等，则薄壁件的散热速度快，温度不均匀，成形质量不稳定；采用模具整体加热即将模具和坯料一起放入加热炉内部进行加热，可以提高成形质量，但是，一般情况下，模具体积远大于待成形薄壁坯料的体积，绝大部分的热量加在了模具上。据估计，在热成形中，有超过80％的热量消耗在模具、压边圈、炉体等非成形部件上；对于超塑成形，这一数据则达到95％，因此，传统热成形工艺中，热量的有效利用率很低，造成了极大的能源浪费。而且在传统热成形工艺的加热过程中，模具与坯料接收热量的方式主要是热辐射和热传导，热量传输速度慢，如采用将模具和坯料一起放入加热炉内部进行加热，则炉体升温速率在100～150℃/h，加热时间长，并且根据工艺不同，加热时间一般在1～n(n＞1)小时，因此这种加热方法的热效率低，生产效率也很低，难以适应钛合金薄壁零件小批量、迅捷生产的发展需求。

发明内容

1、目的：本发明目的是为了解决对钛合金薄壁件进行热成形时，如只加热坯料，则薄板件的成形质量差；如连同模具一起加热，则热量利用率低，浪费了大量的能源；如加热坯料在高温保持时间过长，则氧化加剧的问题，而提供一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法。它是一种通电自阻加热拉伸成形钛合金薄壁零件的热成形工装及成形方法。

2、技术方案：

(1)本发明一种钛合金薄壁零件热成形工装，它由拉伸设备、模具装置、坯料、电源系统和温度控制系统五个部分组成，它们之间的位置连接关系为：将模具装置放置在拉伸设备的中央工作台上，将坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝热绝缘垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，拉伸设备通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出合格零件。

1)拉伸设备，作为航空业众所周知的一种成形设备，一般分为拉形机、拉弯机，所述拉伸设备是立式结构100吨数控拉伸机，由床身、摆动臂、夹钳和工作台组成，床身左右对称，工作台在床身中央位置，床身两侧各有一对平行的导轨，通过滑块使床身、摆动臂连接在一起，摆动臂是拉伸机的主要运动机构，可以实现预拉伸、弯曲、补拉等运动方式，实现对钛合金薄壁零件成形。