[发明专利]一种钛合金异型管状铸件的热矫形方法

说明书

本发明所要解决的是传统气体火焰矫形加热过程温度不均匀，易产生二次开裂，并且效率较低的问题，通过感应加热的方式，根据钛合金异型管状铸件截面形状设计异型可移动式感应线圈，控制升温速率和加热温度，对铸件局部进行整体加热，防止了由于热量集中导致的二次开裂倾向。然后通过设计工装、卡具和胎具，利用液压压力机使变形部位发生塑性变形，矫正铸件。该方法适用于壁厚≤20mm钛合金管状铸件的热态矫正，大大提高了该类铸件的热矫形的效率。

技术领域

本发明涉及有色金属的铸造技术领域，特别提供一种钛合金异型管状铸件的热矫形方法。

背景技术

钛及钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温、耐低温、非磁性、线胀系数小等许多优点，被人们称为“现代金属”、“太空金属”等。它们不仅在航空航天、舰船制造、石油加工、海洋工程、建筑装饰等领域被用作结构材料、耐热材料、耐蚀材料，而且在超导材料、形状记忆材料、吸气储氢材料等领域也引起人们越来越多的关注，钛也将成为人类使用量越来越大的第三金属。

钛及钛合金零件或结构件可通过锻造、精密铸造、粉末冶金等方式成形，70年代以来，钛合金锻件在飞机上的应用已比较常见，但钛合金零件不易加工，且加工余量大，机械加工费用为整个零件价格的70-80％。为了减低钛合金零件的制造成本，各种净形或近净形制造技术被相应开发出来，对于钛合金，精密铸造是最成功也是应用最为广泛的近净形制造技术，它可显著提高原材料的利用率(可达75％-90％)，降低加工成本，特别是热等静压技术广泛应用于钛合金铸件，使得某些铸造缺陷得以消除，钛合金铸件的力学性能及其稳定性明显改善，促使钛合金铸件在宇航工业中取得了广泛的应用。

钛合金铸件变形是铸造生产中的一种常见缺陷，产生铸件变形的原因很多，如铸件结构设计不合理，铸造工艺不恰当等均有可能产生铸件变形。铸件变形影响铸件外部形状、尺寸精度以及使用性能。变形的铸件可以在常温下或加热后通过手工、机械等多种方法，并借助适当的模具，对变形进行矫正，使其成为合格产品。按照加热方法的不同，可将矫正铸件变形的方法分为冷态矫正和热态矫正两种。冷态矫正即常温下矫正，一般适用于形状简单、材质塑性好以及壁厚较小的铸件，矫正时，应先矫正整体变形，然后矫正局部变形。根据变形的需要，可使用大锤、压力机等，并借助适当的工装胎具，选定施加外力的部位，依靠外力，使铸件发生一定量的塑性变形，从而达到矫正的目的。冷态矫正后铸件存在残余应力，虽然残余应力不是缺陷，但在机加工及使用中，如果发生外加负荷产生的拉应力同原有的残余应力相叠加超过其抗拉强度时，会出现裂纹和断裂，所以重要的、结构复杂的铸件还应进行去应力退火，以消除或减小铸件的残余应力。当铸件塑性差、强度高、冷态矫正有困难或对厚大变形铸件无大型矫正设备时，应进行热态矫正。热态矫正又可分为局部加热矫正和整体加热矫正两种。局部加热矫正，是以气体火焰或其他热源将铸件变形的局部加热，使之处于热塑性状态，然后施力进行矫正。热态矫正时，加热部位、加热时间、加热温度及升温速度、施力位置及方向和速度是影响热态矫正效果的主要因素。热态矫正中常见的缺陷主要是过热和过烧，有时也会出现断裂。若铸件过烧，应报废；铸件过热，可在矫正后重新热处理予以消除。

对于钛合金异型管状铸件通常采用气体火焰加热局部变形位置，以达到热态矫正的目的。然而，这种传统的人工加热过程主要依赖工人的经验和技术水平，温度较难控制，且热量集中，容易引发铸件二次开裂。而且气体火焰热矫形具有操作复杂，效率低下的缺点。本发明提供了一种通过感应加热对钛合金异型管状铸件进行热矫正的方法，通过感应功率精确控制升温速率和加热温度，通过感应频率控制加热层厚度，提高了钛合金异型管状铸件的热矫形精度和效率。

发明内容

本发明所要解决的是传统气体火焰矫形加热过程温度不均匀，易产生二次开裂，并且效率较低的问题，通过感应加热的方式，根据钛合金异型管状铸件截面形状设计异型可移动式感应线圈，控制升温速率和加热温度，对铸件局部进行整体加热，防止了由于热量集中导致的二次开裂倾向。然后通过设计固定工装、卡具和胎具，利用液压压力机使变形部位发生塑性变形，矫正铸件。该方法适用于壁厚≤20mm钛合金管状铸件的热态矫正，大大提高了该类铸件的热矫形的效率。