[发明专利]钛合金环件轧制及胀形复合成形方法

说明书

本发明公开了一种钛合金环件轧制及胀形复合成形方法，其特征在于，通过对轧制毛坯和胀形毛坯的设计，以及轧制和胀形过程的精确控制，克服现有技术中存在的精度低，或者材料利用率不高，性能差的不足，制备了满足要求的钛合金环件。这种钛合金环件制备方法主要用于航空、航天、工业机械等领域的钛合金环件的成形。

技术领域

本发明涉及一种环件的成形方法，特别是涉及了钛合金环件轧制及胀形复合成形方法。

背景技术

目前环件的生产一般采用环轧直接成形或环轧+切削或环坯刚模胀形的方法成形此类环件。采用环轧的方法直接成形异形环件时，当所成形异形环件壁厚均匀时，轧辊和环坯之间没有稳定的接触面，这将使得辗轧过程难以持续进行，成形环件精度也难以满足航空航天要求。环轧+切削的方法是先通过环轧成形矩形环件，再通过数控切削获得满足形状尺寸要求的异形环件；该方法一方面切削破坏了金属流线从而降低了环件性能，另一方面导致昂贵的钛合金材料利用率极低。

环坯刚模胀形的方法，如公开号为102489596A的中国发明专利“钛合金矩形环轧件热胀形成形为异形环件的方法”，提出了一种采用刚模胀形工艺将钛合金矩形环坯胀形成为锥形环件的方法，由于该方法成形的环件精度由胀形模具保证，提高了成形精度。该方法需高精度、高性能的环轧件作为毛坯，该专利未披露毛坯的设计和和成形方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种环轧及胀形的复合成形方法，克服现有技术中存在的精度低，或者材料利用率不高，性能差的不足。

为解决上述技术问题，本发明所述钛合金环件轧制及胀形复合成形方法，其技术方案包括以下步骤：

第一步：确定胀形毛坯外径R_Z、胀形毛坯内径r_z、胀形毛坯高度h_z、初始毛坯内径r₀、初始毛坯轴向高度h₀和初始毛坯外径R₀；

根据未进行精加工的环件尺寸计算胀形工艺毛坯，所述未精加工环件壁厚为b_f，未精加工环件的最小外径为R_fmin，最大外径为R_fmax，所述未精加工环件壳体厚度的1/2处的轴向长度为l_f；所述胀形工艺毛坯为薄壁矩形环件，壁厚为 b_z，高度为h_z，外径为R_z，内径为r_z；胀形工艺毛坯尺寸计算公式为：

所述毛坯的外径：R_z＝R_fmin，式中R_z为毛坯外径，R_fmin为环件最大外径；

所述毛坯的高度：h_z＝l_f，式中h_z为毛坯高度，l_f为未精加工环件壳体厚度的1/2处的轴向长度；

所述毛坯的内径：式中r_z为毛坯内径，R_z为毛坯外径，b_f为未精加工环件壁厚，R_fmax为环件最大外径；

设定则所述轴向高度缩减量：Δh＝h₀Δb²，式中Δh为轴向高度缩减量，r₀为初始毛坯内径，R₁为主辊半径，R₂为芯辊半径，h₀为初始毛坯轴向高度，Δb为初始毛坯壁厚总减小量；

上述可知，初始毛坯外径：

初始毛坯高度：

再根据等体积原则，计算出初始毛坯内径；