[发明专利]镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种球头杯形工件的成形工艺，特别是一种镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺。

背景技术

如图1所示的球头杯形工件，由于圆形和带球头底的容器承受压力比较大，不容易变形，主要用于某武器型号和航天飞行器。由于其主要承受一定的温度和压力。所以要采用耐高温的材料，如镍基合金板材(如INCONEL718)。

而镍基高温合金属于难变形材料，特别在引伸过程中容易引起开裂，变形量不容易掌握。尤其要引伸如图1所示的带球头的杯形工件更难，往往产生脱底和球头部位壁厚严重减薄。国内曾有数家实力雄厚的单位进行过试制，均告失败，也有个别的单位曾试制出产品，但尺寸严重超薄，不能满足在球头部位的壁厚减薄量不能大于0.05mm技术要求。

产生上述技术问题的机理是：参见图2和图3，初始阶段如图2所示，在引伸时，刚接触到的必定是一个点，然后随着慢慢地压下，接触面积越来越大，但四周的压边力也很大，故在球部的应力也很大，参见图3，致使工件脱底和严重减壁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺，该工艺特点是把引伸和滚压两种独立的工艺有机地结合起来，得到所需要的形状和尺寸。

镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺，其特征在于，包含两次引伸步骤，在两次引伸步骤之间设置一滚压步骤；所述第一次引伸步骤使板材变形成产品的雏形，滚压步骤使减薄了的壁厚增厚到所要求的尺寸，第二次引伸步骤形成最终所要求的产品形状和尺寸。

本发明在滚压步骤与第二次引伸步骤之间增加一定型步骤，该定型步骤主要是确定产品的球头形状，以符合产品对球头形状和尺寸要求。

本发明每次的引伸比为0.5-0.6。

本发明在每次引伸时，留有0.1-0.2mm压边间隙，以保证整个引伸过程的顺利进行。

由于采用了如上的成形工艺，其工件的应力曲线(参见图10)无极高的应力波峰，故不易产生断裂，球形部位主要靠滚压获得，最后通过整形获得精确的外形和尺寸，壁厚差可以控制在±0.04mm。本发明把引伸和滚压两种工艺结合在一起，互补各自的不足，使以前不能加工的产品能顺利地加工成人们所需要的产品。本发明的成形工艺在薄壁压力容器上可以广泛地应用。

附图说明

图1为本发明球头杯形工件的结构示意图。

图2为现有球头杯形工件引伸工艺初始阶段的应力分布曲线图。

图3为现有球头杯形工件引伸工艺第二阶段的应力分布曲线图。

图4为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺落料步骤形成的工件图。

图5为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺第一次引伸步骤形成的工件图。

图6为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺滚压步骤形成的工件图。

图7为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺定型步骤形成的工件图。

图8为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺第二次引伸步骤形成的工件图。

图9为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺切边步骤形成的工件图。

图10为本发明镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺引伸步骤的应力分布曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

参见附图，镍基高温合金板材球头杯形的成形工艺，采用耐高温的镍基合金板材INCONEL718，最终成形的工件参见图1。该工件由板材落料—第一次引伸—滚压—定型—第二次引伸—切边—抛光—检验—包装—入库等步骤组成。

参见图4，在落料步骤中，由落料模将板材冲切落料形成一圆板1，这一步骤与常规的金属板材落料步骤基本上是一样的。

参见图5，在第一次引伸步骤中，用引伸模对图4所示的圆板1进行引伸，引伸成图5所示的圆筒形状工件2。在第一次引伸过程中采用的引伸比为0.5-0.6，并留有0.1-0.2mm压边间隙。

在第一次引伸完成后，将图5所示的圆筒形状工件2套在滚压模具上进行滚压，滚压成图5所示的虚线3形状，同时对壁厚进行增厚，最终形成如图6所示的工件4形状。滚压的工艺参数的选择为本领域技术人员所熟知，在此不在赘述。

滚压完成后，进行定型处理，以形成如图7所示的工件5上的球头51。

定型后，用引伸模对工件5进行第二次引伸，引伸成图8所示的工件6的形状，在第二次引伸过程中采用的引伸比为0.5-0.6，并留有0.1-0.2mm压边间隙。