[发明专利]一种锥形薄壁构件剧烈塑性成形方法

说明书

本发明提供了一种锥形薄壁构件剧烈塑性成形方法，包括连续挤轧大塑性变形、多道次冲压成形、低温去应力热处理，所述连续挤轧大塑性变形中坯料加热温度100～220℃，所述多道次冲压成形是在三向压应力作用下经过多道次冲压成形；所述低温去应力热处理的温度150～260℃。本发明克服了常规制备方法获得组织不均匀、尺寸精度不高、内部质量差等技术难题，使制备的薄壁构件组织细晶化、尺寸精确化、表面光亮化、性能稳定化，提升聚能战斗部的侵彻威力、稳定性。同时还具有生产效率高、工艺稳定性好、易于实现工业化生产等优点。

技术领域

本发明属于金属塑性成形技术领域，具体地说是一种锥形薄壁构件剧烈塑性成形方法。

背景技术

薄壁件具有重量轻、结构紧凑等特点，被广泛运用于航空航天、汽车、药型罩等领域。但由于其刚性差、强度弱，结构受力形式复杂，难以按照经典理论进行受力分析，制造过程中极易发生变形、失稳和振动等问题，制造难度极大，是公认的复杂制造工艺。而锥形变形区域及变形特点均与圆筒形件不同，变形程度大，既易产生变薄破裂，又易产生起皱现象，因此锥形薄壁件的加工更是困难。

现有的锥形薄壁构件塑性成形工艺以冲压、旋压、温挤压为主，冲压法是局部成形，板材各向异性严重，在变形弱区或剧烈变形区往往存在混晶组织；旋压法其织构不对称、组织不均匀，内锥与芯模贴合度不高，圆度达到0.05mm、旋压痕迹0.02～0.08mm；温挤压配合切削加工法，内部晶粒随温度的升高而迅速长大，表面氧化严重，需要经过切削加工，内表面带有约0.10mm加工刀痕，尺寸精度低，内外锥面同轴度约0.05mm。因此，现有锥形薄壁构件的加工工艺普遍存在大尺寸坯料内部缺陷多、晶粒度、组织均匀性差、不同部位应力值不一致，表面质量低、尺寸精度低、尺寸稳定性差、有加工刀痕等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决了在无切削加工工艺下，锥形薄壁构件的超细晶组织均匀化与几何尺寸高精度协同制造技术难题。

本发明是通过下列技术方案实现：

一种锥形薄壁构件剧烈塑性成形方法，包括连续挤轧大塑性变形、多道次冲压成形、低温去应力热处理，所述连续挤轧大塑性变形中坯料加热温度100～220℃，所述多道次冲压成形是在三向压应力作用下经过多道次冲压成形；所述低温去应力热处理的温度150～260℃。

优选的，所述连续挤轧大塑性变形采用氮气对棒材加热、挤轧过程进行防氧化保护，挤轧出口采用40～60℃水封冷却。

优选的，所述连续挤轧大塑性变形，棒材加热温度100～220℃，挤轧速度10～30mm/s。根据挤压速度和棒材直径选择，棒材直径20～30mm、挤轧速度15～30mm/s，加热温度150～220℃；棒材直径10～20mm、挤轧速度10～15mm/s，加热温度100～150℃。根据挤轧板材的规格选择，板材厚度1～2mm时，挤轧速度15～30mm/s；板材厚度3～6mm时，挤轧速度10～15mm/s。

优选的，所述多道次冲压成形的变形速率为5～10mm/s，经过3～9道次的冲压成形，根据构件形状、几何尺寸、壁厚等，确定冲压成形道次。

优选的，低温去应力热处理是在150～260℃保温2～5h，真空度≥3×10^-3Pa。

一种锥形薄壁构件剧烈塑性成形方法，经过下列工艺步骤实现：

(1)材料准备：依据锥形构件零件图，确定构件最大壁厚，并依据塑性加工成形理论与近均匀塑性变形原理，选取直径10～30mm棒材，材料牌号可以是Ta、TaW2.5、TU1等材料。