[发明专利]用于钛合金环件双向轧制的两段式台阶型轧制方法

权利要求书

1.一种用于钛合金环件双向轧制的两段式台阶型轧制方法，其特征在于，将径、轴向轧制分割为以下阶段：阶段一，芯辊做径向进给运动，环件高度增大，锥辊随环件上抬；阶段二，所述锥辊做轴向进给运动，环件壁厚增大，所述芯辊随环件后退；阶段三，所述芯辊继续做径向进给运动，环件高度增大，所述锥辊随环件上抬；阶段四，所述锥辊继续做轴向进给运动，环件壁厚增大，所述芯辊随壁厚增大而后退；阶段五，所述芯辊继续做径向进给运动，所述锥辊随环件高度增大而上抬；阶段六，径向、轴向同时进给直至达到最终环件尺寸；

确定用于钛合金环件双向轧制两段式台阶型轧制方法的轧制曲线的过程，包括如下步骤：

步骤一：计算钛合金环件心部与角部的温差ΔT，ΔT由式(1)确定：

式(1)中，ρ为材料密度，C为轧制温度下的材料比热，表示平均等效应变速率，表示相对应的平均等效应力，V为环件角部温降过快的区域体积，η为热功转化系数，表示机械能转换热能的比例，其中V均通过有限元模拟结果得到；

步骤二：将钛合金环件心部与角部的温差ΔT与临界温度T_C比较，判断是否满足使用台阶型轧制曲线的条件，当钛合金环件心部与角部的温差ΔT与临界温度T_C满足下列条件时，使用台阶型轧制曲线：

ΔT≥T_C (2)

式(2)中，T_C为临界温度值，其取值范围为10～20℃，在此范围内根据合金的牌号选取具体的T_C值；

步骤三：建立台阶型轧制曲线坐标系；

建立径向进给量为x和轴向进给量为y的坐标系，根据初始钛合金环坯与最终成型钛合金环件的尺寸，得到径、轴向的变形量，采用Δt和Δh分别表示径、轴向的变形量，在坐标系中，得到轧制曲线的起点A坐标为(Δt,Δh)，终点O坐标为(0,0)，各种轧制过程的轧制曲线用幂函数y＝mxⁿ表示，m与径、轴向的变形量有关，而n则取为0.8～1.2之间，具体数值则根据环件类型而定，OA表示的轧制曲线为：

步骤四：计算台阶型轧制曲线各节点坐标；

OB与OD则分别表示了台阶型轧制曲线的上下极限，可分别表示为：

式(4)、(5)中，k₁、k₂分别表示当径向、轴向进给到角部温降达到T_C时则开始更换进给方向的极限进给，k₁、k₂与T_C的关系表达式如下：

k₁＝0.000365T_C²-0.000202T_C+0.037 (6)

k₂＝0.00743T_C²+0.01296T_C+0.02015 (7)

在1/3Δt处选取特征点C，即C点的坐标为(2/3Δt,(2/3)ⁿΔh)；

B点的坐标通过宽展公式来确定，即在角部温降达到T_C时径向的最大进给量所产生的宽展变形，采用的是采利柯夫宽展公式：

c＝1.34(h/l-0.15)·e^0.15-h/l+0.5 (9)

式(8)、(9)中，R为主辊半径，Δt₁为径向进给量，f为环件与轧辊之间的摩擦系数，h为环件高度，l为环件与轧辊的接触弧长，为Δt₁下的等效应变用Δt₁/Δt表示；

在临界条件下，T_c＝ΔT，此时，Δt₁可由临界温度T_C得到：

B点坐标为(Δt-Δt₁,Δh+Δh₁)，线BC段的方程为：

联立式(5)、(11)可以得到D点的坐标，为(Δt₂,Δh₂)；由于线ED与线AB平行，则两线的斜率相同，均为可以由此得到ED的方程为：

联立式(3)、(12)，得到E点的坐标(Δt₃,Δh₃)；

步骤五：绘制轧制曲线图形；

用步骤四得到的O、A、B、C、D、E点的方法，继续确定F、G、H、I点的坐标，即可确定、绘制用于钛合金环件双向轧制的两段式台阶型轧制方法的轧制曲线。