專利名稱：：用于長(zhǎng)形金屬棒材的蠕變成形及消除應(yīng)力的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及金屬部件、尤其是長(zhǎng)形的金屬棒材的熱蠕變拉伸成形。更具體地說，本發(fā)明涉及難以拉伸巻繞成形的鈦、鈦合金及類似金屬的熱拉伸巻繞成形。尤其是，本發(fā)明涉及金屬型材利用具有熱絕緣和電絕緣工作表面的熱拉伸巻繞成形。2.
背景技術(shù)：
：本發(fā)明涉及在高溫下成形的長(zhǎng)形金屬部件的熱拉伸巻繞成形，尤其是通過擠壓、鍛造、軋制、機(jī)加工或這些方法的組合而制造的由鈦合金制成的部件。鈦合金由于它們極好的機(jī)械和耐腐蝕性能并且重量較輕而作為航空航天材料廣泛使用。然而，眾所周知，鈦合金一般難以成形，且需要加熱到很高溫度以便合適地成形這些部件。鈦合金供在航空器的成型結(jié)構(gòu)件(contouredstructuralmembers)內(nèi)使用十分理想，但由于缺少合適的經(jīng)濟(jì)上可行的用以成形這些成型件的方法，這些結(jié)構(gòu)件的成形很受限制。隨著對(duì)重量輕而強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)部件如先進(jìn)飛機(jī)中的翼弦的需求的增加，對(duì)這些部件的需求增加。目前可用于成形長(zhǎng)形鈦部件的一種方法通稱為"沖擊成形法"(bumpforming)。這種方法包括將長(zhǎng)形部件》文在爐子中加熱到預(yù)定溫度，在達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)將部件從爐子中取出，并放在壓型機(jī)的成形^L組上。壓型才幾施加彎曲力以造成部件的局部變形。在成形期間部件的溫度快速下降，因而成形的阻力顯著增加。因此，沖擊成形法要求重復(fù)的加熱周期，以便完成成形過程，這樣耗費(fèi)時(shí)間和資金。此外，伸應(yīng)力并且在中性軸線之下產(chǎn)生壓縮壓力，上述拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力分別在部件中產(chǎn)生裂紋和折皺。在部件內(nèi)的相當(dāng)大的應(yīng)力梯度使得難以控制所成形的部件的幾何形狀。此外，由部件的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)所引起的局部變形促進(jìn)了其中大量殘留應(yīng)力的生成，而這要求用價(jià)格高的夾具進(jìn)行離線應(yīng)力消除處理。沖擊成形法受到缺乏能夠不依靠試錯(cuò)法而得到所希望的外形的導(dǎo)向工具這一缺點(diǎn)的制約。它還難以保持例如沿著凸緣及類似物之間的角度的橫斷面的結(jié)構(gòu)整體性。已經(jīng)提出后熱定徑(posthotsizing)來改善成形的部件的尺寸整體性。最后，沖擊成形法不適合于計(jì)算機(jī)模擬。盡管熱拉伸巻繞成形的總體構(gòu)想業(yè)已問世一段時(shí)間，但已知的現(xiàn)有技術(shù)方法不適合于經(jīng)濟(jì)地成形用難以成形的鈦合金或其它材料制成的部件。授予Maloney的美國(guó)專利2,952,767公開了一種用于拉伸巻繞成形長(zhǎng)形棒材的設(shè)備，所述長(zhǎng)形棒材通過電阻加熱進(jìn)行加熱，并圍繞金屬模具巻繞，上述金屬模具通過模具組件內(nèi)常規(guī)加熱元件加熱。用這種配置的主要問題是當(dāng)加熱的模具和金屬部件相互接觸時(shí)，在它們之間產(chǎn)生的電分流效應(yīng)，該效應(yīng)導(dǎo)致部件的局部過熱和縮頸。授予Morris等人的美國(guó)專利4,011,429注意到上述分流效應(yīng)，并設(shè)法通過并聯(lián)地電連接模具和金屬部件，用電阻加熱模具和長(zhǎng)形金屬部件二者并用相同電壓加熱它們來克服這個(gè)問題。遺憾的是，這種配置不實(shí)用，因?yàn)槟＞吆筒考牟⒙?lián)加熱要求復(fù)雜和價(jià)格過高的模具配置。此外，這種方法要求將部件預(yù)加熱到一定溫度，該溫度顯著低于部件的成形溫度，而同時(shí)將模具加熱到成形溫度，因此，只有部件在與模具接觸的接觸部分升高到成形溫度，這樣導(dǎo)致在部件的接觸部分和不接觸部分之間產(chǎn)生不均勻的屈服強(qiáng)度。由于變形過程不均勻，所以要保持所成形的部件的結(jié)構(gòu)整體性并減少殘留應(yīng)力的生成是極其困難的。本發(fā)明解決這些和另一些問題，如通過下述說明而將顯現(xiàn)的那樣。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種方法，所述方法包括以下步驟將長(zhǎng)形的金屬棒材加熱到成形溫度，所述成形溫度在適合于金屬棒材蠕變成形的溫度范圍內(nèi)；在不大于0.05英寸/英寸/秒的應(yīng)變速率下向加熱的金屬棒材施加拉伸力；以及圍繞模具巻繞加熱的金屬棒材，以便形成巻繞的金屬棒材。附圖簡(jiǎn)介圖1是本發(fā)明的熱蠕變拉伸成形設(shè)備的示意頂部平面圖，同時(shí)，其中示出模腔內(nèi)的熱絕緣和電絕緣材料和在圍繞模具巻繞之前的金屬棒材。圖2是沿著圖1的線2-2上所取的剖視圖，其中示出模腔內(nèi)的兩層熱絕緣材料。圖3是類似于圖2的剖視圖，其中示出插入模腔中的金屬棒材，用絕緣材料將金屬模具與金屬棒材分開。圖4是類似于圖1的視圖，其中示出夾頭已從圖1的開始位置移動(dòng)到圖4的完成位置，以便圍繞模具的工作表面巻繞長(zhǎng)形的棒材。圖5是類似于圖3的視圖，其中示出覆蓋的力處于打開位置并且拉伸巻繞成形的金屬棒材從模腔中取出。圖6是工業(yè)級(jí)純鈦的示意應(yīng)力/溫度圖，此處左面數(shù)字表示標(biāo)準(zhǔn)化的剪切應(yīng)力，右面數(shù)字表示在20。C下的剪切應(yīng)力，頂部數(shù)字表示溫度(。C)，且底部數(shù)字表示同系溫度。圖7是示出塑性變形區(qū)、均勻變形區(qū)和擴(kuò)散變形區(qū)的示意圖。圖8是現(xiàn)有技術(shù)金屬棒材的示意平面圖，其中示出由熱拉伸巻繞成形期間所產(chǎn)生的應(yīng)力引起的皺折和斷裂。圖9是類似于圖8的視圖，其中示出通過本發(fā)明的熱拉伸巻繞方法所成形的金屬棒材，其表明金屬棒材沒有圖8的現(xiàn)有技術(shù)金屬棒材的皺折和斷裂。圖IO是金屬棒材具有L形配置的剖視圖。各附圖中同樣的標(biāo)號(hào)指代同樣的部件。發(fā)明詳細(xì)說明本發(fā)明的熱拉伸巻繞成形設(shè)備在圖1中總體地用標(biāo)號(hào)10表示。設(shè)備10包括模具12和一對(duì)間隔開的夾頭14,所述夾頭14設(shè)置用于夾緊一金屬型材，示出的所述型材為長(zhǎng)形的金屬棒材16，上述夾頭147鄰近棒材16的相應(yīng)端部夾緊，以便當(dāng)加熱時(shí)拉伸所述金屬棒材16并圍繞模具12巻繞棒材16。設(shè)備10對(duì)用鈦合金制成的棒材的熱蠕變拉伸成形尤其有用。夾頭14附接到相應(yīng)的擺臂上，所述擺臂未示出，但在該
技術(shù)領(lǐng)域：
中是公知的。每個(gè)夾頭14都通過導(dǎo)體或電線20與電源18連通，以便形成以電阻方式加熱金屬棒材16的電路。通過電線22電連接到電源18上的多個(gè)加熱元件24可以插入模具12中用于加熱模具12。模具12具有一模腔邊界表面26，所述模腔邊界表面26限定T形模腔28(圖2)。表面26和模腔28具有拱形構(gòu)造，所述拱形構(gòu)造從模具12的第一端30延伸到模具12的第二端32。絕緣層的第一或內(nèi)層和第二或外層34，36設(shè)置在模腔28內(nèi)，同時(shí)第一層34以基本上連續(xù)的方式從模具12的第一端30到模具12的第二端32貼著模具12的表面26。第二層36同樣以基本上連續(xù)的方式從第一端30到第二端32貼著第一層34。第一和第二層34和36順應(yīng)表面26，并因此具有大體T形的構(gòu)造。第二層36限定工作表面38，所述工作表面38在巻繞期間貼著金屬棒材16。如圖2所示，金屬棒材16具有T形橫斷面，所述T形橫斷面具有與T形模腔28和工作表面38匹配的構(gòu)造。工作表面38限定T形工作空間，在拉伸巻繞過程期間棒材16設(shè)置在所述T形空間中。更具體地說，第一和第二層34和36中每一層最優(yōu)選的是用熱絕緣和電絕緣的材料制成。可供選擇地，如果需要的話，第一和第二層34和36的其中之一可以用熱絕緣材料形成，而另一層可以用電絕緣材料形成。盡管優(yōu)選的是在模具12和棒材16之間提供熱絕緣和電絕緣層，但可以設(shè)想，視環(huán)境而定，可以只用一層熱絕緣層或只用一層電絕緣層。在示例性實(shí)施例中，第一和第二層34和36用撓性耐火材料形成。這使第一和第二層34和36能很容易地順應(yīng)模腔的形狀。此外，使用這些撓性層可提供在巻繞過程之前設(shè)置各層的通用性。例如，在金屬棒材插入模腔之前，可以將各層設(shè)置在模腔內(nèi)(如圖2所示)，巻繞金屬棒材的一部分或全部，或者簡(jiǎn)單地懸置在模腔和金屬桿件之間，以便金屬棒材向模腔中的插入將絕緣材料壓成所希望的形狀。第一和第二層34和36通常是耐火陶乾表面層。一種這樣合適的陶資表面層以商品名稱Kaowool銷售。這類陶瓷表面層通常提供上述熱絕緣和電絕緣兩種性能，并用編織的陶瓷纖維形成。這種撓性表面層當(dāng)退化變質(zhì)到一定程度以致它們不再對(duì)本發(fā)明的目的有用時(shí)，也很容易從模腔中或者金屬棒材上取出。盡管這類陶瓷表面層是理想的絕緣材料的一種形式，但其它合適的材料和/或涂層也可以利用，所述合適的材料和/或涂層提供本發(fā)明所需的熱絕緣和/或電絕緣性能，并能承受在巻繞過程期間所用的熱和壓力。設(shè)備10還包括熱絕緣覆蓋層62，當(dāng)棒材16夾緊在夾頭14之間處于它的開始位置時(shí)，覆蓋層62總體上包圍模具12和金屬棒材16。覆蓋層62包括一梯形頂壁64,所述頂壁64從前壁66延伸到后壁68并且從第一側(cè)壁70延伸到第二側(cè)壁72。覆蓋層62還包括底壁74(圖2)，所述底壁74具有與頂壁64基本上相同的形狀。覆蓋層62包括門76,所述門76包括一部分頂壁64，并通過鉸接件78鉸接式連接到頂壁64的其余部分上。鉸接式設(shè)計(jì)也可以用可伸縮的設(shè)計(jì)代替。門76還包括前壁66和一部分底壁74。門76可在如圖l-4所示的關(guān)閉位置和圖5所示的打開位置之間移動(dòng)。每個(gè)壁64，66,68和74都包括通常用金屬制成的外支承壁80和熱絕緣內(nèi)層82。側(cè)壁70和72也可以包括各自的支承壁80和熱絕緣層82，不過應(yīng)該注意，壁70和72的設(shè)置使得金屬棒材16能從開始位置移動(dòng)到其完成位置。因此，側(cè)壁70和72可以是完全打開、部分打開或者可以在打開位置和關(guān)閉位置之間活動(dòng)，以便在打開位置中金屬棒材16可以從開始位置移動(dòng)到完成位置。因此，例如，側(cè)壁70和72可以鉸接式連接到頂壁64上，以便在這種打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)。各側(cè)壁也可以用陶瓷織物或表面層的撓性隔層代替。在示例性實(shí)施例中，頂壁64和底壁74的絕緣層82分別貼著模具12的上表面和下表面，而門76的絕緣層82向外與模具12間隔開，以便限定它們之間的空間，所述空間限定金屬棒材16的開始位置。覆蓋層62有助于單獨(dú)控制加熱模具12和金屬棒材16的能力。覆蓋層的說明和圖示不限于鉸接式設(shè)計(jì)。例如，在本發(fā)明的范圍內(nèi)不排除側(cè)壁利用帶或不帶陶瓷表面層或織物的撓性絕緣層的可收縮的滑動(dòng)式覆蓋層的其它方法和設(shè)計(jì)。設(shè)備10的一般操作參照?qǐng)Dl-4加以說明。參見圖1，操縱電源18以便使電流流過金屬棒材16來將金屬棒材16以電阻方式加熱到所需的預(yù)定溫度。一旦達(dá)到這個(gè)預(yù)定溫度，夾頭14就施加如箭頭A所示的向外拉伸力，也就是說縱向拉力或張力。其間，視具體環(huán)境而定，模具12可以加熱或者可以不加熱。如果模具12需要加熱，則可以操縱電源18，以便通過電線22和加熱元件24以電阻方式加熱模具12。無論模具12是否加熱，然后都將夾頭14移向模具12，以便將金屬棒材如圖3和4中箭頭B所示移到工作空間40中?？晒┻x擇地或者作為組合要素，可以移動(dòng)模具12以便有助于模具12和夾頭14之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。然后如圖4中箭頭C所示移動(dòng)夾頭14，以便迫使金屬棒材16貼著層36的工作表面38來圍繞模具12巻繞金屬棒材16,以便形成如圖4中所示的成形部件的拱形構(gòu)造。在圍繞模具12巻繞金屬棒材16期間，向金屬才奉材16持續(xù)施加縱向拉伸力。因此，夾頭14從圖1所示的設(shè)備10的巻繞前形態(tài)移動(dòng)到圖4所示的巻繞后形態(tài)。層34和/或36的電絕緣性能防止金屬棒材16和模具12之間的電分流，所述電分流已在本發(fā)明的背景部分中述及。此外，層34和/或36的熱絕緣性能減少或消除了金屬棒材16中過熱點(diǎn)的形成，如果沒有本發(fā)明的層34和/或36的熱絕緣性能，所述過熱點(diǎn)可能在模具12加熱時(shí)并且尤其是如果加熱不均勻時(shí)引發(fā)。熱絕緣性能也可使得無論是不加熱模具12還是在比已知現(xiàn)有技術(shù)配置顯著減少的水平下加熱模具12的條件下都可以使用模具12。參照?qǐng)D6-7詳細(xì)說明本發(fā)明的方法。圖6是具有粒徑為O.lmm的工業(yè)級(jí)純鈦的示意應(yīng)力/溫度圖，此處左邊的數(shù)字代表標(biāo)準(zhǔn)化的剪切應(yīng)力(cts/h)，右邊的數(shù)字代表20。c下的剪切應(yīng)力(mn/m2)，頂部數(shù)字代表溫度(。C)，而底部數(shù)字代表同系溫度(T/Tm)，此處T是金屬的溫度(。K),而Tm是金屬的熔融溫度(。K)。圖6取自HaroldJ.Frost10和MichaelF.Ashby所著書名為"變形4幾制圖金屬和陶瓷的塑性和蠕變(Deformation-MechanismMaps:ThePlasticityandCreepofMetalsandCeramics)"，Pergamon出版社，第一版(1982.10)的第50頁(yè)處的圖6.10。Frost和Ashby所研究出的圖表明，有一些特定的條件，在所述特定條件下這種鈦可以通過塑性變形、通過擴(kuò)散變形或者通過不包括塑性變形或擴(kuò)散變形的蠕變變形進(jìn)行變形。這種蠕變變形主要是在圖6中標(biāo)號(hào)84所表示的區(qū)域中發(fā)生。申請(qǐng)人已確定，為了生產(chǎn)克服了現(xiàn)有技術(shù)方法中應(yīng)力問題的高質(zhì)量熱拉伸巻繞成形的鈦合金棒材，棒材應(yīng)在與這種蠕變變形有關(guān)的特定條件下加工。如圖7所示，塑性控制式的變形(框圖86)造成導(dǎo)致成形困難的不良金屬流動(dòng)和工件硬化。在另一個(gè)極端，擴(kuò)散流控制式的變形(框圖88)造成導(dǎo)致蠕變斷裂的快速蠕變變形。此外，在擴(kuò)散變形期間的氧化作用和表面污染導(dǎo)致a-表面層(a-case)的鈦產(chǎn)品。作為對(duì)比，在特定參數(shù)內(nèi)的蠕變變形(框圖90)消除了塑性變形和擴(kuò)散變形的副作用，并導(dǎo)致生產(chǎn)所期望的高質(zhì)量產(chǎn)品所需的均勻變形。更具體地i兌，金屬才奉材16加熱到0.45至0.60Tm(°KX約625-925。C或1202-1690°F)的成形溫度范圍內(nèi)，并在小于0.05英寸/英寸/秒(in/in/sec)的受控應(yīng)變速率下預(yù)拉伸到應(yīng)變?yōu)?,5%至3%,而同時(shí)將金屬棒材16的溫度保持在上述范圍內(nèi)。應(yīng)變速率優(yōu)選的是在0.00005至0.005in/in/sec范圍內(nèi)。應(yīng)變定義為金屬才奉材16(或其局部)的經(jīng)過拉伸的長(zhǎng)度和原始長(zhǎng)度之間的差值分別除以棒材或局部的原始長(zhǎng)度。對(duì)于Ti-6A1-4V，這是優(yōu)選的鈦合金，成形溫度范圍為1250-1450°F。然后在同樣條件下圍繞層34，36和模具表面26蠕變拉伸巻繞成形金屬棒材16。上述過程使金屬棒材16內(nèi)的殘留應(yīng)力減至最小。然而，一旦拉伸巻繞成形步驟產(chǎn)生圖4的彎曲金屬棒材16，則夾頭14保持金屬棒材16以這種彎曲型材壓住層34,36和模具表面26，而同時(shí)將金屬棒材16的溫度持續(xù)保持保溫時(shí)間范圍為5至120分鐘，以便消除任何可能在拉伸巻繞過程期間生成的殘留應(yīng)力。具體的保溫時(shí)間取決于形成棒材16的金屬的應(yīng)力張弛特性。視具體環(huán)境而定，在保溫期間，可以施加或者可以不施加縱向拉伸力。最優(yōu)選的是，在整體蠕變預(yù)拉伸、蠕變拉伸巻繞成形和保溫期間，都使金屬棒材16保持在基本上均勻的溫度(成形溫度)下。一旦金屬棒材16加熱到成形溫度，則在所有這些步驟中它的溫度通常從成形溫度變動(dòng)不大于30'C，優(yōu)選的是不大于15。C。盡管可以通過簡(jiǎn)單地加熱金屬棒材16以在這些步驟的每一步驟中保持金屬棒材16的溫度，然而使用熱覆蓋層62十分有助于這種過程，而同時(shí)降低了能耗。使用具有熱絕緣性能的一層或多層34，36也有助于防止金屬棒材16的熱量損失，并因此幫助在過程期間保持它的溫度，尤其是當(dāng)層34，36完全地圍繞金屬棒材16而巻繞時(shí)。在某些情況下，對(duì)規(guī)定的保溫時(shí)間保持基本上均勻的溫度可以在不另外加熱金屬棒材16的情況下僅通過由覆蓋層62和/或?qū)?4，46所提供的保熱而實(shí)現(xiàn)。即使在模具12不單獨(dú)加熱或者加熱到一顯著低于金屬棒材16的成形溫度的溫度時(shí)，通常也能保持金屬棒材16的均勻溫度。因此，該方法產(chǎn)生熱蠕變拉伸巻繞成形的金屬棒材16，其最終形狀(圖9)基本上沒有回彈并且在成形的部件內(nèi)基本上沒有不希望有的拉伸力或壓縮應(yīng)力，所述拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力可能分別引起斷裂和皺折，如圖8的現(xiàn)有技術(shù)金屬棒材96中以夸張的方式所示出的那樣。由于該方法實(shí)際上消除了金屬棒材16內(nèi)的殘留應(yīng)力，所以不需要金屬棒材16的離線后成形應(yīng)力消除處理，因此顯著減少了制造時(shí)間和費(fèi)用。本發(fā)明的其它方面在標(biāo)題為"熱成形長(zhǎng)形金屬棒材的方法和設(shè)備"的共同待批的專利申請(qǐng)中更詳細(xì)說明，該申請(qǐng)與本發(fā)明同時(shí)遞交并包括在本文中作為參考。蠕變成形三個(gè)擠壓件的成形參數(shù)和結(jié)果參照?qǐng)D10進(jìn)行說明并列于下表中。圖IO示出L形擠壓件或擠壓的棒材98，所述棒材98具有第一腿部100和第二腿部102,該第二腿部102垂直于第一腿部100延伸。棒材98代表下面說明的三種試驗(yàn)的擠壓件的每一個(gè)，更具體地說代表擠壓件l、擠壓件2和擠壓件3。棒材98沿著第一腿部100具有總寬度W1，并且沿著第二腿部102具有總厚度Tl。第一腿部100具有厚度為T2，而第二腿部102具有寬度W2。每個(gè)試驗(yàn)的擠壓件都用Ti6AL-4V形成。對(duì)每個(gè)試驗(yàn)的擠壓件來說，在成形之前Wl為1.610英寸，厚度Tl為2.260英寸，寬度W2為0.350英寸而厚度T2為0.780英寸。每個(gè)擠壓件的棒材98的截面積為1.791平方英寸。本發(fā)明的范圍不限于上面為舉例說明所給出的形狀和尺寸。總寬度與總厚度的比值通常是在1:1至10:1范圍內(nèi)。表l:成形條件<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表l所示，擠壓件1用經(jīng)過改進(jìn)的現(xiàn)有技術(shù)方法形成，同時(shí)使用加熱到接近擠壓件1的成形溫度的模具。在加熱期間利用陶瓷絨作為模具和擠壓件1之間的阻擋層，以便防止擠壓件1的分流效應(yīng)。然后切斷穿過擠壓件l供電阻加熱的電流，并在即將進(jìn)行巻繞過程之前除去陶瓷絨阻擋層。擠壓件2和3用未加熱的模具面對(duì)陶瓷絨和石英護(hù)套而成形。擠壓件2和3二者在巻繞過程之前和過程期間通過電阻加熱加熱到成形溫度。在成形完成之后，將這些擠壓件保持在合適位置，而同時(shí)在陶資絨表面層下繼續(xù)電阻加熱。如從表l中可以看出的，通過改進(jìn)的現(xiàn)有技術(shù)成形的擠壓件1顯示出在應(yīng)變消除之后部件中的顯著運(yùn)動(dòng)，而擠壓件2和3由于預(yù)拉伸和成形后保溫而顯示極小運(yùn)動(dòng)。表2:成形之前和之后的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如從表2可以確定的，在擠壓件的成形部分和未成形部分處，抗拉強(qiáng)度實(shí)際上沒有差別。此外，在擠壓件的成形部分和未成形部分之間的顯微結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的a表面層和均勻性實(shí)際上沒有差別。因此，與原始的經(jīng)過擠壓和退火的棒材相比，蠕變成形在性能和顯微結(jié)構(gòu)上實(shí)際上沒有變化。在上面說明中，為了簡(jiǎn)便、清楚和有助理解起見，使用了某些術(shù)語。這些術(shù)語不是意味著加一些超出現(xiàn)有技術(shù)要求的不必要的限制，因?yàn)檫@些技術(shù)語是用于說明的目的，并且應(yīng)作廣義解釋。另外，本發(fā)明的說明和圖示是例示性的，本發(fā)明不限于所示出或說明的那些確切細(xì)節(jié)。權(quán)利要求1.一種方法，包括以下步驟將長(zhǎng)形的金屬棒材加熱到成形溫度，所述成形溫度在適合于金屬棒材的蠕變變形的溫度范圍內(nèi)；在不大于0.05英寸/英寸/秒的應(yīng)變速率下向經(jīng)過加熱的金屬棒材施加拉伸力；以及圍繞模具卷繞經(jīng)過加熱的金屬棒材，以便形成卷繞的金屬棒材。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其中施加拉伸力的步驟包括在不大于0.05英寸/英寸/秒的應(yīng)變速率下向經(jīng)過加熱的金屬棒材施加拉伸力以致應(yīng)變?cè)?.5%-15.0%范圍內(nèi)。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中加熱步驟包括將鈦合金形成的金屬棒材加熱到在0.45至0.60Tm范圍內(nèi)的成形溫度，其中Tm是鈦合金的熔點(diǎn)。4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中施加拉伸力步驟包括在巻繞步驟之前在不大于0.05英寸/英寸/秒的應(yīng)變速率下向經(jīng)過加熱的金屬棒材施加拉伸力以致應(yīng)變?cè)?.5%-3.0%范圍內(nèi)的步驟；并且其中施加拉伸力的步驟包括在巻繞步驟期間在不大于0.05英寸/英寸/秒的應(yīng)變速率下向經(jīng)過加熱的金屬棒材施加拉伸力以致應(yīng)變?cè)?.5%-15.0%的范圍內(nèi)的步驟。5.如權(quán)利要求l所述的方法，其中加熱步驟包括將鈦合金形成的金屬棒材加熱到在0.45-0.60Tm范圍內(nèi)的成形溫度，其中Tm是鈦合金的熔點(diǎn)。6.如權(quán)利要求l所述的方法，其中加熱步驟包括將金屬棒材加熱到在650°C-925°C(1202。F國(guó)1690。F)的溫度范圍內(nèi)的步驟。7.如權(quán)利要求l所述的方法，其中加熱步驟包括將鈦合金形成的金屬棒材加熱到在1250°F-1450°F的溫度范圍內(nèi)的步驟。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中施加拉伸力步驟包括在0.00005英寸/英寸/秒至0.005英寸/英寸/秒范圍內(nèi)的應(yīng)變速率下向經(jīng)過加熱的金屬棒材施加拉伸力的步驟。9.如權(quán)利要求l所述的方法，其中加熱步驟包括使電流穿過金屬棒材以電阻方式加熱金屬棒材的步驟。10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括使金屬棒材保溫的步驟，所述保溫的溫度在整個(gè)金屬棒材上始終基本上均勻且在施加拉伸力步驟和巻繞步驟中始終基本上恒定。11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中巻繞步驟包括圍繞金屬模具的模具表面巻繞經(jīng)過加熱的棒材的步驟，上述金屬模具具有一層電絕緣材料將模具表面與經(jīng)過加熱的金屬棒材分開，以便防止金屬棒材和金屬模具之間電連通。12.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在巻繞步驟之后使巻繞的金屬棒材保持貼著模具而同時(shí)使巻繞的金屬棒材的溫度保持在所述溫度范圍內(nèi)至少5分鐘的步驟。13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括使巻繞的金屬棒材的溫度保持在所述溫度范圍內(nèi)至少IO分鐘的步驟。14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括使巻繞的金屬棒材的溫度保持在所述溫度范圍內(nèi)至少20分鐘的步驟。15.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括使金屬棒材保持在一溫度的步驟，該溫度在施加拉伸力、巻繞、保持貼著模具和保溫度的步驟中始終是在成形溫度的30。C之內(nèi)。16.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括圍繞模具和金屬棒材設(shè)置熱絕緣層以便減少金屬棒材熱損失的步驟。17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中加熱步驟包括加熱金屬棒材到一在整個(gè)金屬棒材基本上均勻的溫度的步驟。18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在施加拉伸力和巻繞步驟中始終保持該基本上均勻的溫度的步驟。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中巻繞步驟包括圍繞模具的模具表面和一層熱絕緣材料巻繞經(jīng)過加熱的金屬棒材的步驟，上述熱絕緣材料層設(shè)置在模具表面和經(jīng)過加熱的金屬棒材之間，同時(shí)不單獨(dú)加熱模具表面。20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中巻繞步驟包括圍繞工作表面巻繞經(jīng)過加熱的金屬棒材的步驟，上述工作表面由熱絕緣材料和電絕緣材料的至少其中之一形成。全文摘要一種熱蠕變拉伸卷繞成形方法，包括將金屬棒材加熱到在適合于其蠕變變形的溫度范圍內(nèi)的成形溫度，在不大于0.05英寸/英寸/秒的應(yīng)變速率下向金屬棒材施加拉伸力、以及圍繞模具卷繞金屬棒材，上述模具優(yōu)選的是具有熱絕緣和/或電絕緣的工作面。拉伸力通常施加到應(yīng)變是在0.5％-15.0％范圍內(nèi)。金屬棒材最優(yōu)選的是鈦合金，其成形溫度是在其熔融溫度的0.45-0.60范圍內(nèi)。卷繞的金屬棒材保持在合適位置，且它的溫度通常在所述溫度范圍內(nèi)保溫5至120分鐘用于應(yīng)力消除。優(yōu)選地，金屬棒材在整個(gè)過程中基本保持在成形溫度。圍繞模具和金屬棒材的熱絕緣層減少了金屬棒材的熱損失。文檔編號(hào)B21D11/02GK101443138SQ200780016831公開日2009年5月27日申請(qǐng)日期2007年5月8日優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日發(fā)明者A·R·凱斯卡,A·巴伯,皆川邦典申請(qǐng)人:Rti國(guó)際金屬公司