[发明专利]一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的模具和方法

权利要求书

1.一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的模具，其特征在于一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件过程中使用的扩口成形模具由上模板（1）、上模具（2）、下模具（3）、感应加热装置（4）、隔热环（5）和下模板（6）构成；其中上模具（2）位于上模板（1）下部，上模具（2）分为上下两部分，上下两部分同轴对接为一体，上部为圆柱形，下部为直径小于上部的圆柱形，下模具（3）分为上中下三部分，上中下三部分依次对接为同轴一体结构，下模具（3）的上部为圆柱形，下模具（3）的中部为圆台，下模具（3）的下部为圆柱形，感应加热装置（4）环绕在下模具（3）外表面，隔热环（5）位于下模具（3）下方并与下模具（3）相对接，下模板（6）位于隔热环（5）下端面处。

2.一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的方法，其特征在于一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的方法按以下步骤进行：

一、计算变壁厚筒坯理论几何形状尺寸并确定变壁厚筒坯实际几何形状尺寸：基于塑性加工过程体积不变规律，根据目标工件的几何形状尺寸计算目标工件的理论体积，即得到变壁厚筒坯的理论体积，然后使确定的变壁厚筒坯的理论几何形状尺寸中筒坯轴向两端分别预留一段废料段后，作为变壁厚筒坯的实际几何形状尺寸；所述的变壁厚筒坯等壁厚段与变壁厚段的轴向长度之比为1：（0.7～3.0）；

二、确定初始等壁厚筒坯几何形状尺寸：根据步骤一得到的变壁厚筒坯的实际几何形状尺寸以及塑性加工过程体积不变原理，保持筒坯内径不变，反算得到初始等壁厚筒坯几何形状尺寸；

三、机械加工初始等壁厚筒坯：选择钛合金筒形坯料进行车削，车削至步骤二得到的初始等壁厚筒坯几何形状尺寸，得到旋压前毛坯，车削时对钛合金筒形坯料的内外表面均进行车削，并保证内外圆的同轴度以及端面和轴线的垂直度；

四、旋压得到变壁厚筒坯：先将旋压模具加热至温度为180～220℃后将旋压模具表层涂覆水基石墨，然后将步骤三得到的旋压前毛坯加热至温度为180～220℃后将步骤三得到的旋压前毛坯内外表层涂覆水基石墨，再进行旋压，保持筒坯内径不变，得到旋压后变壁厚筒坯，即具有步骤一中实际几何形状尺寸的变壁厚筒坯；旋压工艺参数为：第一道次旋压温度控制为740～800℃，减薄率为15%～40%，第二道次旋压温度控制为700～800℃，减薄率为20%～35%，第三道次旋压温度控制为650～750℃，减薄率为20%～30%；

五、电火花线切割端切变壁厚筒坯口部：通过电火花线切割将步骤四得到的旋压后毛坯口部多余废料切除，得到扩口成形前毛坯，即具有步骤一中确定的理论几何形状尺寸的变壁厚筒坯，线切割时保证待切割工件端面和轴线垂直；

六、感应加热在线挤压扩口成形：先将扩口成形模具加热至温度为180～220℃后将扩口成形模具表层涂覆水基石墨，然后将步骤五得到的扩口成形前毛坯加热至温度为180～220℃后将步骤五得到的扩口成形前毛坯内外表层涂覆水基石墨，再将扩口成形模具继续加热至温度为350～450℃，然后通过扩口成形模具和液压机进行感应加热在线挤压扩口成形，得到直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件；

其中所述的扩口成形模具由上模板（1）、上模具（2）、下模具（3）、感应加热装置（4）、隔热环（5）和下模板（6）构成；

其中感应加热在线挤压扩口成形工艺参数为：液压机的压下速度为10mm/min～20mm/min，扩口系数为扩口前后坯料端口内径的比为1：（1.4～1.9），位于下模具（3）区域的坯料温度为650～750℃，且位于下模具（3）区域的坯料温度满足自上而下递增，递增温度梯度为沿坯料轴向20℃/mm。

3.根据权利要求2所述的一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的方法，其特征在于步骤一中所述的筒坯轴向两端分别预留一段废料段的长度为10mm～20mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的方法，其特征在于步骤一中所述的变壁厚筒坯等壁厚段与变壁厚段的轴向长度之比为1：（1～2.5）。