[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

说明书

本发明公开了一种用于钛合金环件双向轧制的两段式台阶型轧制方法，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，锥辊做轴向进给运动，环件壁厚增大，芯辊随环件壁厚增大而后退；阶段三，芯辊继续做径向进给运动，环件高度增大，锥辊随环件上抬；阶段四，锥辊继续做轴向进给运动，环件壁厚增大，芯辊随壁厚增大而后退；阶段五，芯辊继续做径向进给运动，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。台阶型的轧制过程，很好的避免了径、轴向同时进给带来的角部大变形以及大温降，从而提高了组织均匀性。

技术领域

本发明涉及环件轧制成型加工领域，特别是涉及一种用于钛合金环件双向轧制的两段式台阶型轧制方法。

背景技术

环件轧制又称环件辗扩或扩孔，是借助环件轧制设备使环件产生壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的加工工艺，轧制曲线描述了环件双向辗轧过程径向与轴向变形量的瞬时分配关系，进而决定了变形过程的历史与轧辊路径，因而对最终轧制环件的几何精度、特别是微观组织具有重要的影响作用，这对于钛合金等难变形材料环件辗轧来说，更是如此。

Keeton等提出一种双曲轧制曲线(Keeton CR.Ring rolling,in Metalshandbook:forming and forging[M].ASM International,Metals Park,OH,1988)，但此类轧制曲线只适用于特定尺寸的毛坯，具有很大的局限性，也未考虑环件的热力参数及组织的均匀性。Boucly等人曾提到轧制曲线的设计原则(Boucly P,Oudin J,RavalardY.Simulation of ring rolling with new wax-based model materials on a flexibleexperimental machine[J].Journal ofMechanical Working Technology,1988,16:119-143.)，但对有关轧制曲线对双向轧制过程的影响并未做系统研究。营海燕等通过修正WAGNER轧制曲线研究了环件双向辗轧工艺(营海燕,陈志刚,宋涛.径轴向轧环机轧环工艺[J].锻压技术.1995,3:37-40)，但轧制曲线的修正依赖于经验，缺乏确定轧制曲线的科学方法。刘东等通过实验结合有限元软件研究了GH4169合金环件双向辗轧过程三种典型轧制曲线对环件温度、直径增长速率、以及轧制力的影响(刘东,付明杰,万自永.GH4169合金矩形截面环轧制曲线的实验研究[J].航空学报.2007,28(5),1276-1280)，该研究虽然提到采用幂函数描述轧制曲线，但并未公布轧制曲线确定的具体方法和步骤。郭良刚等在此基础上针对TC4合金，提出了一种环件双向辗轧过程轧制曲线的通用设计方法，并建立了相应的轧制曲线方程(郭良刚，邸伟佳，杨合等.难变形材料环件双向辗轧过程轧制曲的设计方法[J].机械工程学报.2014,8,50(16):83-88)，但并未考虑角部大温降对环件组织均匀性造成的影响，使得该方法具有一定的局限性。

常规的轧制过程中，径、轴向同时进给，角部变形剧烈，而环件全过程与锥辊和主芯辊接触，与模具的接触换热远远大于变形的生热，温降严重。尤其对于钛合金这种难变形的合金，在轧制过程中角部易出现局部大温降，而影响环件的组织均匀性。因此，如何避免角部大变形及温降，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中轧制方法导致角部大变形、温降过快及环件组织不均匀的问题，提出用于钛合金环件双向轧制的两段式台阶型轧制方法，提高钛合金环件成品的组织均匀性。