[发明专利]钛合金紧固件冷镦成型工艺

说明书

技术领域

钛合金紧固件是现代航空航天结构中最常用的零件。近年来，航空工业对高强钛合金杆形紧固件的需求急剧增加。与钢制品相比，钛螺栓、螺钉比强度高，质量也轻得多。以钛制紧固件取代钢制紧固件，不必改变结构形式就可明显减轻飞机质量、延长其使用寿命、提高飞行技术特性及使用可靠性，在化工行业的耐蚀设备上及复合材料结构的连接中，为减轻电偶腐蚀，更需采用钛紧固件，在舰船制造中，钛制零配件更是必不可少的基础材料，而本技术就是一个低成本加工钛紧固件的新工艺。

背景技术

钛紧固件目前的工艺基本为车削加工，有些杆部和头部变形比例比较大的异形件还是无法解决的难题，也给工业设计造成难度，有的设备设计出来，却因为零配件无法加工而重新设计图纸。车削加工既浪费材料，工效也低，直接造成钛制零配件成本高，影响到其推广和应用。

紧固件的杆部和头部一般有50％左右的变形比，如果用车削工艺生产，将要用到线切割，车床、铣床、钻床、攻丝机等设备，原料为钛棒材，而且加工工艺为单件加工，效率大约日产(两班)200件，车铣工序是主要的瓶颈，而且产生50％的钛屑，材料利用率只有50％，最终产品成本居高不下。

发明内容

本发明目的是提供一种钛合金紧固件冷镦成型工艺，该工艺首先解决的问题是节约材料，钛是稀缺资源，如果使用该工艺将节约材料50％以上，使资源发挥更大的价值。其次该工艺将在现有基础上提高工效10-15倍，使生产效率大大提高，可满足各行业对钛制紧固件的需求。综合来看单件成本将大幅下降70％，对钛制品的推广应用起到立竿见影的效果。

具体地说，钛合金紧固件冷镦成型工艺，其特征是首先选取布氏硬度小于100的盘卷退火状态的钛材料，在拉拔时采用小道次工艺，即每次退火后的变形增加一个道次，每个道次加工量为上个道次加工量的50％；拉拔好的盘卷材料送入高强度多工位冷镦机，至少通过两次冷镦成型制成，且每次冷镦成型变形量不超过50％。

本发明新工艺的应用将可提高工效10-15倍，材料利用降低50％，使得整体成本下降70％以上。新工艺生产的钛紧固件从经济价值来比较，将比不锈钢的同类产品具有更高的性价比，将使该产品的应用领域迅速扩大数倍。

附图说明

图1为本发明冷镦工艺流程图。

图2为本发明成型原理示意图。

具体实施方式

本发明实施按照图1-2所示的流程实现：

(1)选配材料：我们选取的材料为盘卷退火状态的钛材料，在前期的钛锭熔炼时要选取一级以上的海绵钛，熔炼后的钛锭要符合TA1 ELI的标准，布氏硬度小于100，才可以满足冷镦变形所需的材料塑性。拉拔采用小道次工艺，即每次退火后的变形增加一个道次，道次加工量为传统工艺的50％，成品完全退火态。

(2)制备模具：我们选取台湾产高强度多工位冷镦机，根据成品的变形情况配备模具，通常为二模或三模，模具为自制，由碳钢的一次变形改为二到三次变性，模具相应改为二模或三模。

(3)冷镦成型：将盘卷状钛料送到放料架，引一头进入冷镦机，以保证连续工作，冷镦机的工作流程是，按设定的长度切断，自动送入第一模，冲头完成两次冷镦变形，加持装置取出送入第二模，冲头工作在第二模具进行精密变形为成品，同时切断机切断第二件材料并送入第一模。变形较大的根据需要送入第三模。成品被顶出装置顶出落入收集带送出机器。

在钛制紧固件的加工中，新的工艺将借鉴了碳钢紧固件的部分冷镦设备和我们自主研发的模具来实现。

新工艺只用到多工位连续冷镦机，和搓丝机，但直接利用这套设备经试验是不行的，我们从模具到中途的材料配比进行了多次试验，终于找到了可以连续镦制成型的方法，成型和切断一次完成，省去了车削和铣削的步骤，一次成型的螺杆一致性好，公差由模具的精度来保证，进料选择了盘卷材料，可以保证连续生产，而且材料的利用率提高到95％以上，一条生产线的产量可以达到日产10000件。