[发明专利]TC4钛合金T型材多向锻造成形模具及方法

说明书

本发明提供一种TC4钛合金T型材多向锻造成形模具及方法，涉及锻造技术领域。上模第一次压制到位时，横板与竖板均未完全充满，侧模对向成形到位时，竖板基本充满，上模第二次压制到位时，完成横板侧边充填。采用该成形方法既可实现在多向锻造过程中对横板、竖板所需金属体积的精确分配，又可满足对锻造设备成形载荷的预分配以及满足钛合金T型材锻件的成形质量。采用一火一工序的多向锻造成形方法及成形模具，可生产出截面尺寸变化大的薄壁钛合金T型材锻件，锻件尺寸及外形与零件接近，原材料利用率高、机械加工工时少，生产效率高。该方法可实现横板及竖板成形所需金属体积的精确分配，使金属变形均匀、流动合理、组织致密，无需后续校直。

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，尤其涉及一种TC4钛合金T型材多向锻造成形模具及方法。

背景技术

钛及其合金具有密度低、耐蚀性好和比强度高等特性，因此成为了一种优良的结构材料，在航空、航天、海洋及化工机械领域得到广泛应用，在国防科技领域占有重要地位。

目前主要采用挤压法制造钛合金T型材，但T型材的挤压面临生产效率低、原材料损失较多、成品率低、性能不均匀、模具受力工况复杂、寿命低、薄壁件易出现截面畸变和扭曲等问题，并且挤压T型材存在增加后续校直工序、制造成本高等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种TC4钛合金T型材多向锻造成形模具及方法，以解决上述问题。

基于上述目的，本发明提供了一种TC4钛合金T型材多向锻造成形模具，包括：下模、下模垫板、侧模连接组件、侧模、上模、上模连接组件和端面模；下模连接在下模垫板上，位于下模两侧的下模垫板上分别滑动连接有侧模连接组件，两个侧模连接组件相对设置；两个侧模连接组件相对的一端分别连接有侧模，两个侧模相对的一端开设有挤压腔；上模连接在上模连接组件上，上模端部滑动连接在挤压腔中；位于挤压腔两端的下模垫板上分别连接有端面模。

进一步地，侧模连接组件包括侧模模座、U型压槽、水平推拉杆和水平连接杆，侧模模座一端与侧模连接，侧模模座另一端通过U型压槽与水平推拉杆一端连接，水平推拉杆另一端与水平连接杆螺纹连接。

进一步地，上模连接组件包括上模连接板和上模承载垫板，上模连接板与上模承载垫板连接，上模连接板内开设有T型槽，上模为T型结构，上模穿装在T型槽中，上模端部伸出于上模连接板。

进一步地，还包括动梁垫板和工作台垫板，动梁垫板连接在上模承载垫板上表面，工作台垫板连接在下模垫板下表面。

进一步地，端面模远离挤压腔的一端设置有端面楔块，端面楔块与下模垫板连接；端面模上连接有导柱，导柱滑动穿装在上模连接板中。

TC4钛合金T型材多向锻造成形方法，按照以下步骤进行：S1、对棒坯进行表面处理；S2、将表面处理完成后的棒坯加热至棒坯的β相变点以下35℃±5℃，并对棒坯进行保温处理；S3、将模具加热至350℃~450℃；S4、将加热完成后的模具与锻造设备连接；S5、对上模初始位置以及侧模初始位置进行调节，将棒坯放置在挤压腔内；S6、控制上模下压，直至上模运动至第一次压制位置。S7、控制两个侧模分别向相对的方向运动，直至两个侧模分别与两个端面模侧面接触，并保压；S8、控制上模下压，直至上模下表面与侧模模座上表面接触，并保压3s；S9、开模取件，完成T型材锻造。

进一步地，S1具体为：将棒坯放入至电加热炉中加热至100℃~200℃；取出棒坯，直至棒坯表面温度降低至70℃~80℃后，向棒坯表面喷涂防护润滑剂并自然干燥，其中，防护润滑剂的喷涂厚度为0.2mm~0.3mm。

进一步地，S5中对上模初始位置以及侧模初始位置进行调节，具体为：对上模位置进行调节，使上模下表面与侧模上表面之间的距离大于等于200mm；对侧模位置进行调节，使两个侧模相对的端面之间的距离大于T型材竖板厚度且小于棒坯直径。