[发明专利]TC17钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环形件的轧制成形方法，特别是涉及了TC17钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法。 

背景技术

随着航空、航天、船舶、核能、燃气轮机、风力发电等行业的讯速发展，对环形件的成形尺寸精度、组织及性能也提出了较高的要求，环形件轧制技术也随之朝着近净成形方向发展，轧制成形的环形件其截面形状越来越复杂，轧制成形难度越来越大，而如何获得沿零件外形分布的环形件是实现精密轧制成形的前提。 

2008年10月8日公开的中国发明专利说明书CN 101279345A公开了一种钛合金异形环锻件的辗轧成形方法，该方法把按规格下料的钛合金棒料经镦粗、冲孔、两次轧环制取矩形异轧坯，再把矩形异轧坯装进轧环机辗轧模具内辗轧成形为异形环锻件，通过在连续两次轧环制坯过程中采取小变形量成形的方式和在各工艺步骤中控制准确的变形量，轧制出了组织和性能良好的异形环锻件。该方法由于采用矩形预轧坯直接辗轧成异形环形件，一般情况下只能辗轧成形简单形状的异形截面环形件；若采用该方法辗轧复杂形状的异形截面环形件例如截面上既有凹槽面也有凸台面的复杂异形截面TC17钛合金环形件时，由于辗轧过程中矩形预轧坯在轧制孔型中的金属流动复杂，矩形预轧坯与轧制孔型之间的作用界面情况复杂，辗轧过程具有明显的非线性、时变、非稳态特性，造成辗轧成形的异形截面环形件容易产生截面轮廓充不满、外表面有折叠、端面有鱼鳞状等缺陷，从而影响终轧环形件的尺寸精度和组织性能，严重时还可导致环形件报废，不利于实现异形截面环形件的精密辗轧成形。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种按预定体积流量反向变形的异形预轧坯来实现TC17钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，采用该方法能够 轧制出外形完整、尺寸精度高、组织和性能优良并沿零件外形分布的TC17钛合金复杂异形截面环形件。 

为解决上述技术问题，本发明所述TC17钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，其工艺步骤如下： 

把按规格下料的TC17钛合金棒料加热到850℃～870℃的变形温度后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯： 

加热所述矩形预轧坯到上述变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于辗轧模具的预轧异形孔型内，所述预轧异形孔型由具有凹槽面的预轧内型模块、具有上凹槽面和下凹槽面的预轧外型模块及上端盖和下端盖围成； 

启动轧环机使芯辊和主辊以900KN～1800KN的轧制力在预轧异形孔型内辗轧矩形预轧坯，矩形预轧坯以8mm/s～13mm/s的速度沿径向展宽，并在预轧内型模块和预轧外型模块的辗轧下沿与终轧异形截面环形件结构形状相反的方向按预定的体积流量变形成异形预轧坯；所述异形预轧坯由第一预轧矩形环、第二预轧异形环、第三预轧矩形环、第四预轧异形环及第五预轧矩形环依次叠加组成；在异形预轧坯的内环面上具有预轧内凸台面，在其外环面上具有预轧上凸台面和预轧下凸台面，所述预轧上凸台面处于第二预轧异形环的外周面，所述预轧下凸台面处于第四预轧异形环的外周面；在第二预轧异形环和第四预轧异形环之间具有预轧凹槽面，并且所述第一预轧矩形环与第五预轧矩形环形状和尺寸完全相同、所述第二预轧异形环与第四预轧异形环形状和尺寸完全相同； 

把轧环机芯辊模的预轧内型模块更换为终轧内型模块，所述终轧内型模块的外周面具有外凸台面；把主辊模的预轧外型模块更换为终轧外型模块，所述终轧外型模块的外周面上具有上凸台面和下凸台面；所述终轧内型模块、终轧外型模块的外周面与所述上端盖、下端盖围成终轧异形孔型； 

把异形预轧坯在锻造加热炉内加热到850℃～870℃的变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于终轧异形孔型内，使终轧内型模块的外凸台面与异形预轧坯的预轧内凸台面相对应，终轧外型模块的上凸台面与异形预轧坯的预轧上凸 台面相对应，终轧外型模块的下凸台面与异形预轧坯的预轧下凸台面相对应；