[发明专利]一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法

摘要

一种钛合金薄壁零件热成形工装，包括五大部分：拉伸设备、模具装置、坯料、电源系统和温度控制系统，模具装置放置在拉伸设备中央的工作台上，将坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝缘绝热垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，在拉伸设备上通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出零件。一种钛合金薄壁零件热成形工装的加工方法，它有八大步骤。本发明大大提高了钛合金薄壁零件制造的加热效率、工艺集成性、材料成形性和成形精度，具有实用和推广价值。

主权项

一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于：它由拉伸设备、模具装置、坯料、电源系统和温度控制系统五个部分组成，模具装置放置在拉伸设备的中央工作台上，坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝缘绝热垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，拉伸设备通过拉伸‑包覆‑拉伸‑保温蠕变热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出合格零件；所述拉伸设备是立式结构100吨数控拉伸机，它能实现预拉伸、弯曲、补拉运动方式，实现对钛合金薄壁零件成形；所述模具装置，具体包括：上保温箱、下保温箱、模具、模具垫块、绝缘垫板和垫板，模具、模具垫块、绝缘垫板和垫板依次从上到下放置在下保温箱内，上保温箱和下保温箱通过螺栓螺母结构连接固定，利用上保温箱的手柄、和下保温箱的托架可以开启、闭合模具装置；该上保温箱采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为耐热钢板制作的上保温箱外壳，起固定支撑保温层作用，内层是保温层，材料为真空纤维，成分为三氧化二铝，起隔热保温作用；该上保温箱包括：上保温箱外壳、上保温箱保温层、上保温箱保温层固定板、滑轨槽、手柄和定位器，上保温箱保温层固定板直立在上保温箱外壳与上保温箱保温层之间，滑轨槽设置在上保温箱四周并与上保温箱外壳连接，定位器位于上保温箱外壳中部两侧，用于松、紧上保温箱内可在滑轨槽里滑动的侧壁；手柄位于上保温箱外壳前部中间位置；该上保温箱外壳是金属箱体式结构；该上保温箱保温层是矩形实体真空纤维，起保温作用；该上保温箱保温层固定板是金属L形板料；该滑轨槽是金属槽钢结构；该手柄是U形钢板做成的把手，用于开启、闭合上保温箱；该下保温箱采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为耐热钢板制作的下保温箱外壳，起固定支撑保温层作用，内层是保温层，材料为真空纤维，成分为三氧化二铝，起隔热保温作用；该下保温箱包括：下保温箱保温层、下保温箱保温层固定板、下保温箱外壳、弹簧、固定立柱、侧挡板、绝缘垫层、模具、模具垫块、绝缘垫板、垫板、模具加热孔、观察孔、滑轨槽和托架；模具、模具垫块、绝缘垫板、垫板依次从上到下放置在下保温箱外壳内，模具加热孔设置在模具上并能插入电加热棒，观察孔设置在下保温箱外壳上，滑轨槽设置在下保温箱四周并与下保温箱外壳连接，弹簧、固定立柱位于下保温箱外壳与侧挡板之间并夹在下保温箱保温层固定板和垫板中间，托架与下保温箱外壳固连；该下保温箱保温层是矩形实体真空纤维，起保温作用；该下保温箱保温层固定板是金属凹形板料；该下保温箱外壳是金属箱体式结构；该弹簧为市购压簧；该固定立柱是圆柱形结构；该侧挡板是金属矩形板料；该绝缘垫层是实现坯料和拉伸设备、模具装置的电绝缘；该模具为单曲率拉伸模，它是按图纸和工艺需要自制的金属模，模具表面为坯料成形时所用的工作面；该模具垫块是长方体结构，铸钢材质，为减轻结构重量，开设有减重孔，起支撑模具作用；该绝缘垫板是实体绝缘胶木，使模具和下保温箱绝缘；该垫板是矩形实体耐热钢板，起固定下保温箱、模具元件的作用；该滑轨槽是金属槽钢结构；该托架是金属角钢结构；所述坯料，成形所用的钛合金薄壁坯料，它为钛合金板材、型材薄壁坯料，在该成形工装中通电自阻加热；所述电源系统，总体功率36KW，包括：380V电源连接在变压器上，变为低压，再由导线连接变压器输出端和电极夹板，通过控制开关，给坯料通、断电；所述温度控制系统，包括：热电偶测量坯料温度，根据温度反馈信号，采用PLC单片机闭环控制电源电流，进而控制坯料温度，在整个成形周期内温度控制系统是自动可编程控制 的。