一種回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及材料加工領(lǐng)域，尤其是超薄壁筒形部件制備領(lǐng)域，具體為一種回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于鈦合金具有高比強(qiáng)度、高活性、耐腐蝕、耐高溫，和良好的抗疲勞和抗蠕變等性能特點(diǎn)，因而其在國防產(chǎn)品中的應(yīng)用日益增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國防產(chǎn)品的部件中，采用鈦合金材料制作的結(jié)構(gòu)件占據(jù)部件總數(shù)的90%。
[0003]筒形件作為一種常見的結(jié)構(gòu)形式，在國防產(chǎn)品中，也常采用鈦合金薄板彎曲制備筒形件。目前，鈦合金薄板筒形件的成型方法有多種，主要包括機(jī)械加工、冷成形、沖壓、熱脹形等。而對于形狀特異的回轉(zhuǎn)曲面超薄筒形件而言，采用前述機(jī)械加工、冷成形、沖壓、熱脹形等進(jìn)行制備則存在較大的難度。
[0004]采用機(jī)械加工制備鈦合金薄板筒形件時，由于所需產(chǎn)品壁薄(最薄達(dá)甚至為0.5_?1mm)，剛性差、強(qiáng)度相對較弱，導(dǎo)致機(jī)械加工裝夾定位困難，加工過程中，極易產(chǎn)生變形，不易保證加工質(zhì)量。另外，裝夾方式、夾緊力大小、刀具及切削用量選擇不恰當(dāng)，都極易引起部件振動，產(chǎn)生變形，影響產(chǎn)品的精度。同時，采用機(jī)械加工制備鈦合金薄板筒形件的原材料利用率低，加工周期長，成本高。
[0005]另外，鈦合金薄板筒形件可以采用旋壓、鍛壓、彎曲等傳統(tǒng)冷成型方式進(jìn)行制備。然而，鈦合金彈性模量小，成形時回彈很大，冷成形質(zhì)量低，尤其對于具有特殊形狀要求的回轉(zhuǎn)曲面超薄筒形件而言，冷彎曲成型精度更加難以滿足設(shè)計(jì)要求。
[0006]沖壓、熱脹形加工也是制備超薄壁件的常用技術(shù)，然而，其制備過程所需設(shè)備復(fù)雜，工藝條件苛刻，成本高，也難以實(shí)現(xiàn)形狀特異回轉(zhuǎn)曲面超薄筒形件的制備。
[0007]因此，急需開展回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件制備的方法研究，以滿足回轉(zhuǎn)曲面超薄筒形件的制備需求，簡化制備過程，縮短周期、降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對鈦合金薄板筒形件時，機(jī)械加工裝夾困難，難以保證加工質(zhì)量，且原料利用率低，加工周期長，成本高，而冷彎曲成型難以滿足設(shè)計(jì)要求，沖壓、熱脹形加工對設(shè)備和工藝要求苛刻，成本較高的問題，提供一種回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的制備方法。本發(fā)明提供一種回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的簡易制備方法，尤其是回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件的簡易制備方法，其能夠滿足鈦合金薄壁筒形件的制備需求。本發(fā)明操作簡單，使用方便，無需使用昂貴的設(shè)備，且原料利用率高，周期短，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品精度高，具有較好的應(yīng)用前景。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的制備方法，包括如下步驟:
(I)制備定形模具定形模具包括與回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件內(nèi)表面相配合的陰模、與回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件外表面相配合的陽模，分別制備陰模、陽模，備用；
(2)原料裁剪
根據(jù)回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的展開圖對原料進(jìn)行裁剪，得到初胚；
(3)組裝和熱處理
將步驟2制備的初胚置于定形模具中，得到第一加工件，將第一加工件置于真空加熱爐中進(jìn)行真空熱處理，冷卻至室溫后，卸除定形模具，即得回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件；
所述步驟2中，初胚位于陰模與陽模之間，陰模位于初胚內(nèi)側(cè)。
[0010]所述步驟I中，陽模由至少兩個模塊連接而成，所述模塊之間采用活動連接。
[0011 ]所述步驟I中，陽模由兩個模塊連接而成，所述模塊之間通過法蘭盤相連。
[0012]所述步驟I中，定形模具采用45號鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼中的一種或多種制備
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[0013]所述步驟2中，原料采用鈦合金材料。
[0014]所述鈦合金材料選自TA系列鈦合金、TC系列鈦合金中的一種或多種。
[0015]所述步驟2中，原料的厚度為0.5mm?1.0mm。
[0016]所述步驟3中，熱處理溫度為800°C?950°C，熱處理時間為1min?60min，真空度優(yōu)于3 X I O—3Pa。
[0017]所述步驟3中，真空度為I X 10—5Pa?3 X 10—3Pa。
[0018]針對前述問題，本發(fā)明提供一種回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的制備方法，該方法包括如下步驟制備定形模具、原料裁剪、組裝和熱處理。步驟I中，陰模根據(jù)回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的內(nèi)型面進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，加工回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件定形模具的陰模；陽模根據(jù)所需回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件外型面形狀和尺寸加工。進(jìn)一步，陽模由若干個模塊連接而成，模塊之間采用活動連接。進(jìn)一步，模塊之間通過法蘭盤相連，法蘭盤通過螺桿固定連接，通過螺桿施力緊固組合。
[0019]步驟2中，根據(jù)回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件的展開圖對原料進(jìn)行裁剪，得到初胚。再將制備的初胚緊密固裝于定形模具中，得到第一加工件，將第一加工件置于真空加熱爐中進(jìn)行真空熱處理，冷卻至室溫后，卸除定形模具，即得回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件。
[0020]本發(fā)明通過定形模具預(yù)應(yīng)力定形，高溫?zé)崽幚砣?yīng)力軟化處理，真空熱處理等手段，有效的解決了回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件(尤其是回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件)的精確成型等技術(shù)難點(diǎn)。本發(fā)明易于裝夾，原料利用率高，反應(yīng)溫和，生產(chǎn)周期短，成本低，能夠滿足回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件的制備需要。
[0021]綜上所述，本發(fā)明的制備方法簡單，條件溫和，生產(chǎn)周期短，成本低，所制備的回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件滿足形狀和尺寸精度要求，具有較好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1為本發(fā)明的組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中標(biāo)記:I為陰模，2為陽模，3為初胚。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0025]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0026]實(shí)施例1
(I)制備定形模具
定形模具包括與回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件內(nèi)表面相配合的陰模、與回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件外表面相配合的陽模，分別制備陰模、陽模。本實(shí)施例中，陽模包括兩個模塊，模塊之間通過法蘭盤相連構(gòu)成陰模。其中，定形模具采用45#鋼。
[0027](2)原料裁剪
根據(jù)產(chǎn)品型面展開圖裁剪鈦合金板材，得到初胚。本實(shí)施例中，原材料采用TC4合金，厚度為0.5mm ο
[0028](3)組裝和熱處理
將步驟2裁剪好的初胚板材緊密固裝魚定形模具的型腔內(nèi)，組裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，得到第一加工件。其中，I為定形模具的陰模，2為定形模具的陽模，3為初胚。
[0029]將組裝定形的第一加工件置于真空熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為950°C，保溫時間為lOmin，真空度為3X 10—3Pa。冷卻至室溫后，卸除定形模具，得到回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件。
[0030]經(jīng)測定，采用本發(fā)明制備的回轉(zhuǎn)曲面鈦合金薄壁筒形件的形狀和尺寸精度均滿足設(shè)計(jì)要求。在制備的過程中，產(chǎn)品未產(chǎn)生異常變形等問題，具有較好的加工質(zhì)量;且加工的產(chǎn)品均未出現(xiàn)回彈變形的現(xiàn)象，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
[0031]實(shí)施例2
(I)制備定形模具
定形模具包括與回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件內(nèi)表面相配合的陰模、與回轉(zhuǎn)曲面薄壁筒形件外表面相配合的陽模，分別制備陰模、陽模。本實(shí)施例中，陽模包括兩