專利名稱：α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種型材的彎曲方法，特別是涉及了 α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天、船舶、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)能、核能及軸承等行業(yè)對(duì)環(huán)件需求的增加，采用傳統(tǒng)軋制方法成形的環(huán)件由于機(jī)械加工余量大、材料利用率低，不僅浪費(fèi)大量的材料，而且還使環(huán)件的成本居高不下。而采用閃光焊接工藝生產(chǎn)的環(huán)件，機(jī)加余量少，材料利用率高，成本也隨之大大降低，有利于使環(huán)件成形朝著精密成形技術(shù)方向發(fā)展。閃光焊環(huán) 坯的制備技術(shù)是生產(chǎn)閃光焊環(huán)件的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于閃光焊環(huán)坯的制備主要采用以下方法先將型材裝入彎曲機(jī)上彎曲成近似的圓形，并在型材兩端頭部位各留一段直邊；再在校型機(jī)上將型材的直邊部分與圓弧部分彎曲成一折角，使型材兩端的直邊相互對(duì)齊，便于閃光對(duì)焊機(jī)對(duì)環(huán)坯的夾持并進(jìn)行焊接。采用上述方法制備的閃光焊環(huán)坯，在環(huán)坯的圓弧部分和兩端直邊部分的連接處會(huì)產(chǎn)生折角，在環(huán)坯的表面容易產(chǎn)生壓痕；所述環(huán)坯經(jīng)閃光焊成形為環(huán)件后，需要進(jìn)行脹形校圓處理，脹形時(shí)折角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中被脹裂而導(dǎo)致環(huán)件報(bào)廢，校圓時(shí)，需要花費(fèi)大量的工時(shí)和能耗對(duì)折角進(jìn)行修整，而且不能被完全消除，校圓后環(huán)件整體橢圓度較大；由于閃光焊環(huán)件的加工余量較小，環(huán)件橢圓度較大及表面存在壓痕都會(huì)影響環(huán)件的尺寸精度，造成尺寸精度低，不利于獲得少無(wú)余量加工的閃光焊環(huán)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在彎曲機(jī)上對(duì)型材進(jìn)行分段彎曲的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件型材的彎曲制坯，該方法能消除彎曲α-β兩相鈦合金型材時(shí)所產(chǎn)生的折角和壓痕，有利于提高閃光焊環(huán)件尺寸精度和加工質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其技術(shù)方案包括以下步驟把按規(guī)格下料的α - β兩相鈦合金型材分成mn、no、op、pq及qw五段，所述各段的比值為匪ηο οβ m aw=l. 0 2. 0 2· 5 7. 0 8· 0 2. 0 2· 5 1.0，再把所述型材加熱至 704°C ±20°C ;把所述型材裝進(jìn)彎曲機(jī)，由彎曲機(jī)的上輥和兩個(gè)下輥對(duì)其進(jìn)行定位，使所述型材的中心與所述上輥的中心對(duì)齊，所述上輥和兩個(gè)下輥位于所述型材的op段；操控所述上輥沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)、兩個(gè)下輥沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)型材向其右端方向移動(dòng)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)下輥加載156KN的力使其向上移動(dòng)頂壓型材，當(dāng)左下輥與型材的ο點(diǎn)接觸時(shí)，改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其左端方向移動(dòng)；當(dāng)右下輥與型材的P點(diǎn)接觸時(shí)，再一次改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其右端方向移動(dòng)，直到上輥與型材op段的中點(diǎn)接觸；彎曲過(guò)程中兩個(gè)下輥始終一直向上移動(dòng)頂壓型材；所述上、下輥的旋轉(zhuǎn)線速度均為2400mm/min，所述兩個(gè)下輥向上移動(dòng)的速度均為7. 5mm/min ;重復(fù)上述操作4次，此時(shí)，op圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑；停機(jī)檢測(cè)所述型材的溫度，若大于或等于500°C時(shí)繼續(xù)彎曲操作，若小于500°C，回爐加熱至704°C ±20°C后再繼續(xù)彎曲；把所述型材的no段定位在彎曲機(jī)上使其中點(diǎn)與上輥的中心對(duì)齊；操控上輥沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)、兩個(gè)下輥沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)型材向其左端方向移動(dòng)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)下輥加載228KN的力使其向上移動(dòng)頂壓型材；當(dāng)右下輥與型材的ο點(diǎn)接觸時(shí)，改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其右端方向移動(dòng)；當(dāng)左下輥與型材的η點(diǎn)接觸時(shí)，再一次改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其左端方向移動(dòng)，直到上輥與型材的no段的中點(diǎn)相接觸；彎曲過(guò)程中兩個(gè)下輥始終一直向上移動(dòng)頂壓型材；所述上、下輥的旋轉(zhuǎn)線速度均為1200mm/min,所述兩個(gè)下棍向上移動(dòng)的速度均為9. 5mm/min ;重復(fù)上述操作4次,此時(shí),no圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑；按上述彎曲no段的步驟彎曲pq段，直到彎曲后的pq圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半 徑，所述型材的mn段和qw段對(duì)齊。優(yōu)選地，所述各彎曲圓弧段的曲率半徑由下式確定
a2 IR = i +土§ —卜d
8S2式中R -彎曲后對(duì)應(yīng)圓弧段的曲率半徑(mm);a -兩下棍的中心距(臟)；δ —彎曲對(duì)應(yīng)圓弧段時(shí)下輥上升的距離(mm);r -下棍的半徑(mm);d -型材的厚度(_)。優(yōu)選地，所述下輥向上移動(dòng)的速度與所述上、下輥的旋轉(zhuǎn)速度由下式確定
δV, =-V1
η π R式中V2——彎曲對(duì)應(yīng)圓弧段時(shí)下輥向上移動(dòng)的速度(mm/min);V1 —彎曲對(duì)應(yīng)弧段時(shí)上輥或下輥的旋轉(zhuǎn)速度(mm/min);R -彎曲后對(duì)應(yīng)圓弧段的曲率半徑(mm);δ——彎曲對(duì)應(yīng)圓弧段時(shí)下輥上升的距離(mm);η——對(duì)應(yīng)圓弧段重復(fù)彎曲的次數(shù)(次)。優(yōu)選地，所述彎曲機(jī)加載給下輥使其能向上移動(dòng)頂壓型材的最小力由下式確定
Γ P 8]-J(a-'+4^2) , 4aS
ΓOOΟΟ — ___、^ οCt———————
Λi ―― %μ.μ CWμ
a」(a」-4S ) a + 4S式中F——彎曲機(jī)加載給下輥使其能向上移動(dòng)頂壓型材的最小力(N);
EJ——棒材的剛度。其中，E為彈性模量(GPa)，J為棒材的截面慣矩(cm4);a——兩個(gè)下輥之間的中心距離(mm);δ——下輥向上移動(dòng)的距離(mm)。優(yōu)選地，所述α - β兩相鈦合金是 6242。優(yōu)選地,所述環(huán)件的軸向截面尺寸最大是65mmX30mm。采用所述方法彎曲成形的閃光焊薄壁環(huán)件的環(huán)坯呈“D”字型，由兩條直邊、圓弧部及連接所述直邊和圓弧部的過(guò)度圓弧段組成，在兩條直邊之間端部相對(duì)的位置處具有開□。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所述α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，在彎曲過(guò)程中把所述型材分成mn、no、op、pq及qw五段,所述各段的比值為匪οβ gw=l. 0
2.0 2· 5 7. 0 8· O 2. 0 2· 5 L0，使彎曲后op段的曲率半徑大于no或pq段的曲率半徑，有利于彎曲變形及獲得呈“D”字型的環(huán)坯。并且彎曲后環(huán)坯的兩條直邊與圓弧部通過(guò)過(guò)渡圓弧段連接，消除了兩條直邊與圓弧部的連接產(chǎn)生折角和在環(huán)坯表面產(chǎn)生壓痕的現(xiàn)象，不僅使制坯過(guò)程易于進(jìn)行，并且還避免了焊接成形的閃光焊環(huán)件在后續(xù)脹形校圓工藝中折角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而脹裂導(dǎo)致環(huán)件報(bào)廢的問(wèn)題；同時(shí)，也使得脹形校圓過(guò)程易于進(jìn)行，可以節(jié)省大量的工時(shí)和能耗，消除橢圓度，提高環(huán)件的尺寸精度和加工質(zhì)量，獲得少無(wú)余量加工的閃光焊環(huán)件。在所述型材彎曲過(guò)程中，當(dāng)各彎曲圓弧段的曲率半徑滿足
權(quán)利要求
1.一種α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其特征在于，包括以下步驟 把按規(guī)格下料的ct -β兩相鈦合金型材分成mn、no、op、pq及qw五段,所述各段的比值為匪on m aw=l. 0 2. 0 2· 5 7. 0 8· O 2. 0 2· 5 1. O，再把所述型材加熱至704 °C ±20°C ; 把所述型材裝進(jìn)彎曲機(jī)，由彎曲機(jī)的上輥和兩個(gè)下輥對(duì)其進(jìn)行定位，使所述型材的中心與所述上輥的中心對(duì)齊，所述上輥和兩個(gè)下輥位于所述型材的op段； 操控所述上輥沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)、兩個(gè)下輥沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)型材向其右端方向移動(dòng)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)下輥加載156KN的力使其向上移動(dòng)頂壓型材，當(dāng)左下輥與型材的ο點(diǎn)接觸時(shí)，改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其左端方向移動(dòng)；當(dāng)右下輥與型材的P點(diǎn)接觸時(shí)，再一次改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材20向其右端方向移動(dòng)，直到上輥與型材op段的中點(diǎn)接觸；彎曲過(guò)程中兩個(gè)下輥始終一直向上移動(dòng)頂壓型材；所述上、下輥的旋轉(zhuǎn)線速度均為2400mm/min，所述兩個(gè)下輥向上移動(dòng)的速度均為7. 5mm/min ;重復(fù)上述操作4次，此時(shí)，op圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑； 停機(jī)檢測(cè)所述型材的溫度，若大于或等于500°C時(shí)繼續(xù)彎曲操作，若小于500°C，回爐加熱至704°C ±20°C后再繼續(xù)彎曲； 把所述型材的no段定位在彎曲機(jī)上使其中點(diǎn)與上輥的中心對(duì)齊；操控上輥沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)、兩個(gè)下輥沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)型材向其左端方向移動(dòng)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)下輥加載228KN的力使其向上移動(dòng)頂壓型材；當(dāng)右下輥與型材的ο點(diǎn)接觸時(shí)，改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其右端方向移動(dòng)；當(dāng)左下輥與型材的η點(diǎn)接觸時(shí)，再一次改變上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)型材向其左端方向移動(dòng)，直到上輥與型材的no段的中點(diǎn)相接觸；彎曲過(guò)程中兩個(gè)下輥始終一直向上移動(dòng)頂壓型材；所述上、下輥的旋轉(zhuǎn)線速度均為1200mm/min,所述兩個(gè)下棍向上移動(dòng)的速度均為9. 5mm/min ;重復(fù)上述操作4次,此時(shí),no圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑； 按上述彎曲no段的步驟彎曲pq段，直到彎曲后的pq圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑，所述型材的mn段和qw段對(duì)齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其特征在于所述各彎曲圓弧段的曲率半徑由下式確定
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其特征在于所述下輥向上移動(dòng)的速度與所述上、下輥的旋轉(zhuǎn)速度的配合關(guān)系由下式確定
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其特征在于所述彎曲機(jī)加載給下輥使其能向上移動(dòng)頂壓型材的最小力由下式確定
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其特征在于所述α-β兩相鈦合金是Ti6242。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制還方法，其特征在于所述環(huán)件的軸向截面尺寸最大是65mmX30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其特征在于采用所述方法彎曲成形的閃光焊薄壁環(huán)件的環(huán)坯呈“D”字型，由兩條直邊、圓弧部及連接所述直邊和圓弧部的過(guò)渡圓弧段組成，在兩條直邊之間端部相對(duì)的位置處具有開口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種α-β兩相鈦合金閃光焊薄壁環(huán)件的型材彎曲制坯方法，其步驟為把按規(guī)格下料的α-β兩相鈦合金型材分成mn、no、op、pq及qw五段并加熱至704℃±20℃后裝進(jìn)彎曲機(jī)定位。先彎曲op段，所述彎曲機(jī)的上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)線速度為2400mm/min，兩個(gè)下輥向上移動(dòng)的速度為7.5mm/min，重復(fù)彎曲4次，此時(shí)，op圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑；再?gòu)澢鷑o段和pq段，所述上輥和兩個(gè)下輥的旋轉(zhuǎn)線速度為1200mm/min，兩個(gè)下輥向上移動(dòng)的速度為9.5mm/min，重復(fù)彎曲4次，此時(shí)，no和pq圓弧段達(dá)到預(yù)定的曲率半徑。所述型材彎曲變形成為“D”字型的環(huán)坯，該環(huán)坯的兩條直邊與圓弧部通過(guò)過(guò)渡圓弧段連接，消除了兩條直邊與圓弧部的連接產(chǎn)生折角和在環(huán)坯表面產(chǎn)生壓痕的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B21D7/08GK102941257SQ20121047908
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者魏志堅(jiān), 歐陽(yáng)斌, 周紅, 梁正海, 田豐, 李艷紅, 蔣禮萍 申請(qǐng)人:貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司