[发明专利]一种高精度双曲面钛合金筒体的成形方法

说明书

本发明公开了一种高精度双曲面钛合金筒体的成形方法，属于筒形件成形技术领域。本发明的方法是按照筒体的平面展开尺寸切割钛合金板料，将切割后的板料采用卷焊工艺卷成筒形件；将获得的筒形件放置在应力松弛成形工装的胀瓣的外部，然后将胀芯装入胀瓣中；将组装后的筒形件、胀瓣和胀芯置于热处理设备中，升温进行应力松弛成形；成形结束后降温，获得高精度双曲面钛合金筒体。采用胀芯和胀瓣的应力松弛成形的方式，突破了筒形结构件成形思路限制，成功解决了钛合金筒形件分半成形难以控制产品质量的技术难题，该方法可以提高产品质量控制，提高产品稳定性，降低生产成本，为钛合金筒形结构件的生产提供了全新优化的工艺方法，适用于筒体成形工艺。

技术领域

本发明涉及一种高精度双曲面钛合金筒体的成形方法，属于筒形件成形技术领域。

背景技术

钛合金筒形件在导弹中普遍存在且尤为重要，完成更高效的打击目标的使命。筒形结构件作为弹体的重要组成部分，其结构性能及尺寸精度决定导弹的飞行性能，故而这种高精度、双曲率钛合金筒体的高成品率成形技术显得尤为重要。高速率导弹对结构性能和尺寸精度要求严格，传统分半成形方法一方面配合精度要求高较难保证此尺寸精度；另一方面传统成形需要进行多次焊接，较难保证其所需结构性能要求。高精度、双曲率钛合金筒形件具有极佳飞行性能，因而在航空航天领域应用十分广泛。目前，这种高精度钛合金筒形件的成形主要采用分半热成形的成形方法，分半成形是通过热成形出两个半圆筒形件，再通过对齐焊接，得到筒形件。其一，该方法在热成形上很难保证成形出的每个件型面具有较高的一致性；其二，在热成形后切割半筒形件也受到切割精度影响；其三，每一次焊接都存在焊接质量控制问题，综上该方法由于主要是受到对半零件配合精度和多次焊接质量控制的影响，较难达到优越的产品质量。分半热成形方法中对两半零件配合精度要求极高，增加了切割难度和切割后修配的工作量，加工周期较长；焊缝数较多，焊缝要求高，增加了焊接难度，采用高精度的电子束焊接，增加了加工成本。

发明内容

为解决现有的分半热成形的成形方法在切割后修配难度大，周期长，焊缝数多，焊接成本高的工艺技术难题，本发明提供了一种高精度双曲面钛合金筒体的成形方法，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种高精度双曲面钛合金筒体的成形方法，该成形方法是按照如下步骤进行的：

1)按照筒体的平面展开尺寸切割钛合金板料，将切割后的钛合金板料采用卷焊工艺卷成筒形件；

2)将步骤1)获得的筒形件放置在应力松弛成形工装的胀瓣(1)的外部，然后将胀芯2装入胀瓣1中，配合完好；

3)将按照步骤2)组装后的筒形件、胀瓣1和胀芯2置于热处理设备中，按工艺参数升温进行应力松弛成形；

4)成形结束后降温，获得高精度双曲面钛合金筒体。

进一步地，所述卷焊工艺是将切割的钛合金板材通过卷圆机设备卷至圆筒形，打磨筒形件的对接待焊区域，酸洗待焊区域，将经过打磨和酸洗后的筒形件置于自动氩弧焊机上进行氩弧焊，得到卷焊后的筒形件。

进一步地，所述胀瓣1和胀芯2的材料的热膨胀系数大于钛合金的热膨胀系数。

进一步地，步骤3)是将按照步骤2)组装后的筒形件、胀瓣1和胀芯2置于热处理设备中，然后将热处理设备的真空度抽至5×10^-2Pa以上，再以250℃/h的升温速率3h升温至750℃，最后在750℃下保温2h。

进一步地，步骤4)所述降温是随炉冷却至室温。

如图2所示，本发明的胀瓣是根据所选钛合金板材和胀瓣所选材料的膨胀系数计算出成形温度下的模具缩放系数，得到缩放后随型面的胀瓣外型面，将外型面分瓣处理得到胀瓣；胀芯是根据胀瓣内形尺寸配合得到胀芯。