[发明专利]一种钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄壁筒锥形件精确校形控制装置及方法，特别涉及一种钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置及方法，属于难变形材料筒形件精密热成形技术领域。

背景技术

在钛合金薄壁构件热旋压成形过程中，由于钛合金较低的导热系数，容易产生温度不均匀现象，导致在热旋结束后出现由于各部位的热收缩不一致而引起的同轴度、圆度及形状精度的偏离，从而降低工件的几何精度，甚至在作为承力部件时会出现应力分布不均匀而降低其使用强度。因此对旋压成形结构件尺寸精度的控制是决定改工件是否合格的重要参考指标。在热旋过程中，特别是对于大型结构件，通过控制其整体温度的均匀性从而提高成形件的精度的难度太大。为降低成本，在热旋结束后，我们允许成形工件有一定的误差，然后通过后期的校形使工件达到验收标准。由于钛合金在室温下难以变形，且易产生回弹，冷校形易开裂，需在加热条件下进行校形。

发明内容

本发明是为解决钛合金薄壁构件热旋压成形结束后出现由于各部位的热收缩不一致而引起的同轴度、圆度及形状精度的偏离，从而降低工件的几何精度，甚至在作为承力部件时会出现应力分布不均匀而降低其使用强度的问题，进而提供一种钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

一种钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置，它包括加力杆、锥形模、圆筒、加力环、加力板和螺母；

加力杆的一端为阻挡端，加力杆的另一端为螺纹端，加力杆上由阻挡端至螺纹端方向依次套装有锥形模、圆筒、加力环和加力板；

锥形模包括制成一体的锥筒段和直筒段，直筒段设置在锥筒段的小端，圆筒的一端套装在直筒段上，圆筒的另一端贴靠加力环内壁，加力板顶靠在加力环上，螺母旋拧在加力杆的螺纹端，加力杆的阻挡端顶靠在锥形模的锥筒段上，筒锥复合构件的锥筒套装在锥筒段上，而直筒套装在直筒段上，加力环顶靠在筒锥复合构件上。

一种钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制方法，筒锥复合构件采用三种圆筒进行分步校形，圆筒分别采用外径依次递增的第一圆筒、第二圆筒和第三圆筒；该方法是按照以下步骤进行的：

步骤一、第一次校形控制，将锥形模、第一圆筒、现有的筒锥复合构件、加力环和加力板依次套装在加力杆上，第一圆筒的另一端置于加力环内并与加力环内壁接触，加力板顶靠在加力环上，旋拧螺母施加预紧力，使筒锥复合构件的锥筒内表面与锥形模的锥筒段外表面充分贴合；

步骤二、将步骤一得到的装置整体放入井式电阻炉中加热至600-700℃，并保温1-2小时，然后随炉冷却至室温，取出筒锥复合构件；

步骤三、第二次校形控制，采用第二圆筒重复步骤一组装好筒锥复合构件，使筒锥复合构件的锥筒内表面与锥形模的锥筒段外表面充分贴合；

步骤四、将步骤三得到的装置整体放入井式电阻炉中加热至600-700℃，并保温1-2小时，然后随炉冷却至室温，取出筒锥复合构件；

步骤五、第三次校形控制，采用第三圆筒重复步骤一组装好筒锥复合构件，使筒锥复合构件的锥筒内表面与锥形模的锥筒段外表面充分贴合；

步骤六、将步骤五得到的装置整体放入井式电阻炉中加热至600-700℃，并保温1-2小时，然后随炉冷却至室温，取出筒锥复合构件，钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制完毕。

本发明的有益效果是：本发明利用不同金属材料之间膨胀系数差异，采用高温热处理分步整形和最终校形装置。本发明为钛合金等难变形材料薄壁筒锥复合构件成形及内径精确控制提供科学有效的装置和方案，实现工艺稳定性；本发明实现了薄壁筒-锥复合构件内径尺寸和几何形状的精确控制，钛合金薄壁筒锥复合构件成形后壁厚和内径尺寸超差的难题；同时热整形过程消除工件加工过程产生的残余内应力。本发明整形控制装置结构简单，设计合理。为此，本发明提出一种钛合金大型薄壁回转体构件内径精确校形装置和精确控制方法，采用多套扩径模具逐级分步整形和最终热处理校形模具，实现钛合金薄壁构件内径尺寸的精确控制。

附图说明

图1是本发明钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置结构示意图，图2是图1的B向视图，图3是图2的A-A剖视图，图4是图3的K处放大图，图5是本发明钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置分解示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明，本实施方式的一种钛合金筒锥复合构件内径尺寸精确控制装置，它包括加力杆1、锥形模3、圆筒4、加力环6、压力板7和螺母8；