[发明专利]一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法

说明书

本发明提供了一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法，属于旋压成型技术领域。包括机架、主轴、夹具和板式摩擦块，机架延伸向管坯的另一端，板式摩擦块转动连接在支架上，板式摩擦块沿管坯周向均匀间隔设置有至少两个，至少两个板式摩擦块通过机架提供驱使板式摩擦块转动的转矩。在将管坯的一端夹持在夹具上后，通过两个位于管坯两侧的板式摩擦块同步转动90°，利用板式摩擦块上的成型面推动挤压转动中的管坯待成型端表面的金属发生连续塑性变形。由于管坯在转动过程中同时与两块板式摩擦块发生摩擦接触，从而在提高对管坯的塑形效率的同时，还能在对管坯塑形过程中不断发热，维持管坯待成型端的热量，节约成本。

技术领域

本发明涉及旋压成型技术领域，尤其涉及一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法。

背景技术

金属旋压成型是指借助旋轮等成型工具对旋转的金属坯料施加较大的局部接触力，使其沿轴向、径向和切向方向逐渐产生连续的局部塑性变形，最终得到所需回转体零件的金属塑性成型技术。金属旋压成型工艺具有成型面积小、局部应力大、成型后零件的纤维组织连续等特点。与锻钢等黑色金属相比，钛合金材质的塑性较差，其成型较为困难。相关技术表明，对于大口径（400mm~600mm）钛合金无缝管的旋压成型一般采用多道次（大于10个道次）的旋轮旋压成型工艺，即将一端加热后的钛合金管坯装夹至旋压机上以一定转速高速旋转，同时旋压成型工具——旋轮按一定轨迹进行旋转和移动，使得管坯和旋轮接触区产生较大的连续塑性变形，完成一定的缩径成型。旋轮的一次移动称为一个道次，经过多个道次的旋压时方可完成大口径钛合金气瓶的旋压成型。

相关技术中对于塑性较好的黑色金属材料如合金钢气瓶，除上述的多道次旋轮旋压成型工艺外，还可采用成型效率更高的板式摩擦块旋压成型方法，即首先对管坯收口端加热至锻造温度，然后将曲面摩擦工具块从旋转管坯径向切入，以工具块凸起的成型面挤压管坯使管壁部逐渐向内缩径变形而收口或封底。该方法进给量较大，但成型时间较短，成型效率较高。

对于大口径钛合金无缝气瓶旋压成型而言，目前的旋压设备及其成型方法存在以下不足：①现有的大口径旋压成型方法成型时间较长，由于成型过程中管坯高速旋转时与空气发生强烈的热交换，成型时间过长会使得散热严重，故现有工艺一般需要增设补热装置通常为焊炬进行补热，容易造成资源浪费，使成本增加，且补热均匀性不可控、效果差。②现有的板式摩擦块旋压成型方法，虽然成型效率较高、成型时间较短、设备维修成本较低，但由于进给量过大，而钛合金材料因塑性较差，成型时易出现裂纹，因此无法完成钛合金气瓶的旋压成型。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，提供一种钛合金无缝气瓶旋压设备，包括机架、主轴、夹具和板式摩擦块，主轴固定设置在机架上，夹具设置在主轴上，夹具用于夹持固定管坯，主轴用于带动夹具转动，机架延伸向管坯的另一端，板式摩擦块转动连接在支架上，板式摩擦块沿管坯周向均匀间隔设置有至少两个，至少两个板式摩擦块通过安装于机架上的驱动机构提供驱使板式摩擦块转动的转矩。

进一步的，板式摩擦块上用于接触管坯的成型面与管坯外壁的接触点不与板式摩擦块的转动轴线共线通过驱动机构驱使两个板式摩擦块相对于管坯同步同向转动，当两个板式摩擦块远离转动轴的一端转动至正对时，已将管坯包络出封头或瓶底。

进一步的，两块板式摩擦块相对管坯中轴线的距离可调，

当两块板式摩擦块之间的最小距离不小于管坯厚度时，两块板式摩擦块之间的间距为气瓶的瓶嘴直径，

当两块板式摩擦块之间的最小距离小于管坯厚度时，此时两块板式摩擦块转动后为管坯收底旋压成型为气瓶的瓶底。

进一步的，板式摩擦块用于接触管坯的成型面上开设有油槽，板式摩擦块内设置有油道，油槽内开设有与油道连通的油孔，油道远离油槽的一端外接供油管路。