[发明专利]一种钛合金波纹加强筒形零件成形装置及成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金波纹加强筒形零件成形装置及成形方法，属于金属加工成形技术领域。

背景技术

在航空航天产品制造领域，考虑到装载、运输、飞行速率等因素，对结构件重量提出了极高的要求。钛合金波纹加强筒形件产品具有耐热、轻质、高强等优异的性能，在航空航天领域应用十分广泛，如飞机起落架、导弹筒体、飞行器进气道等零部件。但目前，钛合金波纹板产品较多，而筒形件相对较少。通常采用波纹板卷焊或超塑成形(SPF)工艺制作波纹筒。其中，波纹板卷焊工艺在波纹直板成形时，易产生较大回弹，在卷焊后形成筒径将小于设计尺寸，难以通过经验公式控制尺寸精度，且波纹圆角处减薄严重常出现断裂缺陷，此外，受到焊接变形影响，零件圆整度难以保证，焊缝附近将产生一定翘曲变形，且难以通过矫形校正。SPF工艺在成形精度上有所保证，但长时加热容易引起晶粒的快速长大，产生材料热损失，而严格的气密性要求，使零件成形时必须有工艺端保障，降低了材料利用率。目前，尚未提出一种既能兼顾成形精度，又能有效提高成形效率、改善热损失的成形方法。

发明内容

为解决传统工艺尺寸精度低、成形后力学性能差、成形质量与成形效率无法兼顾的问题，本发明提出了一种钛合金波纹加强筒形零件成形方法，所采取的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种钛合金波纹加强筒形零件成形装置。该装置包括内模具1、外模具2、冲头3和加载模具4，其中，内模具1设有导向筒11和底座12，导向筒11垂直固定在底座12上，在导向筒11上沿轴向设有加载通道13，加载通道13沿导向筒11的径向均匀分布且沿径向贯通导向筒11；外模具2内壁设有沿平行于轴向的凹槽，使外模具2的横截面呈波纹状，当外模具2套在内模具1后，内模具1和外模具2之间形成波纹型腔21；冲头3为薄板型，厚度不大于加载通道13的厚度，以便于在使用时将冲头3置于加载通道13内，冲头3的一面为斜面，所有冲头3放入加载通道13后在导向筒11内壁内围成一个锥面；加载模具4设有加载柱41，加载柱41的加载端设有锥面，加载时可通过与冲头3围成的锥面作用将冲头3挤入到波纹型腔21中。

优选地，所述加载通道13的数目与外模具2内壁上凹槽的数目相同。

优选地，所述加载柱41的锥面的锥度与冲头3所围成的锥面的锥度相同。

优选地，所述冲头3为直角梯形，长度与导向筒11的长度相同，与模具装配时，平行长边与内模具1的底座12接触，平行短边与导向筒11的端面对齐，斜边朝向导向筒11的内部。

优选地，所述导向筒11的长度与加载柱41的长度相同。

所述任一装置可在筒形件的波纹成形中的应用，可用于加工钛合金筒形零件或其他非钛合金材料制备的筒形零件。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述成形装置加工钛合金波纹加强筒形零件的成型方法。该方法是将圆形焊管5套在内模具1的导向筒11外侧，再将外模具2套装在圆形焊管5的外侧，并将波纹型腔21与加载通道13对齐，将冲头3安装到加载通道13内，使冲头3的斜面朝向导向筒11的内部，校正冲头3的位置并对齐导向筒11的端面，将模具整体放置于热成型设备中，加热模具至工作温度，下压加加载模具4，通过加载柱41的锥面挤压冲头3实现对圆形焊管5的加载，保压一段时间后，按照退火曲线泄压降温。

所述成型方法的步骤如下：

1)将钛合金圆形焊管5套装在内模具1的导向筒11外侧，再将外模具2套在圆形焊管5的外侧，并将波纹型腔21与加载通道13对齐；

2)将冲头3安装到加载通道13内，使冲头3的斜面朝向导向筒11的内部，校正冲头3的位置并对齐导向筒11的端面；

3)将步骤2装配好的模具整体放置在热成型设备中，并将加载模具4与压机上台面连接，加热各个模具至工作温度后下压加载模具4，通过加载柱41的锥面挤压冲头3实现对圆形焊管5的加载成型，保压一段时间后，按照退火曲线泄压降温。

优选地，步骤3)所述工作温度为650℃-750℃。

优选地，步骤3)所述保压一段时间，是保压20-25min。

本发明获得有益效果如下：