[发明专利]一种回转曲面薄壁筒形件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工领域，尤其是超薄壁筒形部件制备领域，具体为一种回转曲面薄壁筒形件的制备方法。

背景技术

由于钛合金具有高比强度、高活性、耐腐蚀、耐高温，和良好的抗疲劳和抗蠕变等性能特点，因而其在国防产品中的应用日益增加。据统计，在国防产品的部件中，采用钛合金材料制作的结构件占据部件总数的90%。

筒形件作为一种常见的结构形式，在国防产品中，也常采用钛合金薄板弯曲制备筒形件。目前，钛合金薄板筒形件的成型方法有多种，主要包括机械加工、冷成形、冲压、热胀形等。而对于形状特异的回转曲面超薄筒形件而言，采用前述机械加工、冷成形、冲压、热胀形等进行制备则存在较大的难度。

采用机械加工制备钛合金薄板筒形件时，由于所需产品壁薄（最薄达甚至为0.5mm～1mm），刚性差、强度相对较弱，导致机械加工装夹定位困难，加工过程中，极易产生变形，不易保证加工质量。另外，装夹方式、夹紧力大小、刀具及切削用量选择不恰当，都极易引起部件振动，产生变形，影响产品的精度。同时，采用机械加工制备钛合金薄板筒形件的原材料利用率低，加工周期长，成本高。

另外，钛合金薄板筒形件可以采用旋压、锻压、弯曲等传统冷成型方式进行制备。然而，钛合金弹性模量小，成形时回弹很大，冷成形质量低，尤其对于具有特殊形状要求的回转曲面超薄筒形件而言，冷弯曲成型精度更加难以满足设计要求。

冲压、热胀形加工也是制备超薄壁件的常用技术，然而，其制备过程所需设备复杂，工艺条件苛刻，成本高，也难以实现形状特异回转曲面超薄筒形件的制备。

因此，急需开展回转曲面钛合金薄壁筒形件制备的方法研究，以满足回转曲面超薄筒形件的制备需求，简化制备过程，缩短周期、降低成本。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对钛合金薄板筒形件时，机械加工装夹困难，难以保证加工质量，且原料利用率低，加工周期长，成本高，而冷弯曲成型难以满足设计要求，冲压、热胀形加工对设备和工艺要求苛刻，成本较高的问题，提供一种回转曲面薄壁筒形件的制备方法。本发明提供一种回转曲面薄壁筒形件的简易制备方法，尤其是回转曲面钛合金薄壁筒形件的简易制备方法，其能够满足钛合金薄壁筒形件的制备需求。本发明操作简单，使用方便，无需使用昂贵的设备，且原料利用率高，周期短，生产成本低，产品精度高，具有较好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种回转曲面薄壁筒形件的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备定形模具

定形模具包括与回转曲面薄壁筒形件内表面相配合的阴模、与回转曲面薄壁筒形件外表面相配合的阳模，分别制备阴模、阳模，备用；

（2）原料裁剪

根据回转曲面薄壁筒形件的展开图对原料进行裁剪，得到初胚；

（3）组装和热处理

将步骤2制备的初胚置于定形模具中，得到第一加工件，将第一加工件置于真空加热炉中进行真空热处理，冷却至室温后，卸除定形模具，即得回转曲面薄壁筒形件；

所述步骤2中，初胚位于阴模与阳模之间，阴模位于初胚内侧。

所述步骤1中，阳模由至少两个模块连接而成，所述模块之间采用活动连接。

所述步骤1中，阳模由两个模块连接而成，所述模块之间通过法兰盘相连。

所述步骤1中，定形模具采用45号钢、304不锈钢、316L不锈钢中的一种或多种制备而成。

所述步骤2中，原料采用钛合金材料。

所述钛合金材料选自TA系列钛合金、TC系列钛合金中的一种或多种。

所述步骤2中，原料的厚度为0.5mm～1.0mm。

所述步骤3中，热处理温度为800℃～950℃，热处理时间为10min～60min，真空度优于3×10^-3Pa。

所述步骤3中，真空度为1×10^-5Pa~3×10^-3Pa。

针对前述问题，本发明提供一种回转曲面薄壁筒形件的制备方法，该方法包括如下步骤制备定形模具、原料裁剪、组装和热处理。步骤1中，阴模根据回转曲面薄壁筒形件的内型面进行设计和制造，加工回转曲面薄壁筒形件定形模具的阴模；阳模根据所需回转曲面薄壁筒形件外型面形状和尺寸加工。进一步，阳模由若干个模块连接而成，模块之间采用活动连接。进一步，模块之间通过法兰盘相连，法兰盘通过螺杆固定连接，通过螺杆施力紧固组合。