[发明专利]一种管材矫直控制系统、方法及在钛合金管材矫直中的应用

说明书

本发明属于钛合金管材矫直技术领域，公开了一种管材矫直控制系统、方法及在钛合金管材矫直中的应用，用夹紧装置夹住异形管材的两端，左端固定，右端可以在平台上移动，使异形管材具有一定的张力，采用电接触加热方式加热，消除钛合金异形管材残余应力，同时在张力情况下，两端的夹头可以旋转，彻底释放应力并消除管材的扭转，随后保持张力和旋转角度，使异形管材冷却至室温，两端夹具卸载，矫直完成。本发明矫直后的钛合金异形管材扭转度小于1°；采用拉伸和旋转同时进行的矫直方式，有效解决了高扭转度钛合金异形管难矫直的难题；采用电热矫直，消除了钛合金异形管材加工过程的加工硬化和残余应力，解决了压力矫直过程的残余应变和回弹的问题。

技术领域

本发明属于钛合金管材矫直技术领域，尤其涉及一种管材矫直控制系统、方法及在钛合金管材矫直中的应用。

背景技术

由于钛合金具有较高的比强度、优异的耐腐蚀性、无磁性等优点，用其制备的管路系统及耐压容器在航空、航天、舰船、核工业及石油、化工等领域广泛的应用。钛合金异形管材是一种近终形半成品，加工余量少，结构效益高，综合性能优异，具有很大的市场潜力。

目前钛合金异形管材的生产方式主要采用挤压成型、拉拔成型和轧制成型，而成型过程中受变形温度、变形均匀性以及长径比等因素的影响，易于产生不同程度的弯曲和扭转变形，必须要进行矫直才能后期的使用。钛合金异形管材具有较高的屈服强度和较低的弹性模量，使矫直过程存在变形抗力大，弹性回弹严重，不易进行矫直。目前采用的压力矫直、辊式矫直和张力矫直等，对于长径比较大、扭转严重的钛合金异形管材无法实现矫直，主要原因是，压力矫直和辊式矫直，都是采用使管材经过多次反复弯曲以消除曲率的不均匀性，从而达到矫直的目的，但是由于钛合金屈服强度高，弹性模量低，导致变形抗力大，回弹严重，很难进行矫直，并且矫直过的管材在后期运输及存储过程也会发生回弹变形。张力矫直由于管材自身重力的缘故，矫直效果比较差。因此需要一种更加完善的矫直方式。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前采用的压力矫直、辊式矫直和张力矫直对于长径比较大、扭转严重的钛合金异形管材无法实现矫直。

解决以上问题及缺陷的难度为：矫直过程必须同时解决直线度和扭转度的问题。

解决以上问题及缺陷的意义为：创建一种新型的钛合金异形管材矫直方式，结构简单，效果良好。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种管材矫直控制系统、方法及在钛合金管材矫直中的应用。

本发明是这样实现的，一种钛合金异形管材矫直控制方法，所述管材控制方法用夹具夹住异形管材的两端，一端由夹具固定装置固定在平台上，另一端由夹具固定装置带动可以在移动平台上移动；采用电接触加热方式加热钛合金异形管材；同时两端的夹具旋转以消除管材的扭转，释放应力，随后保持10～100KN的张力，使异形管材冷却至室温，两端夹具卸载，矫直完成。

进一步，所述管材矫直控制方法包括：

第一步，根据异形管材的形状选择相对应的夹具，将钛合金异形管材加持于矫直设备上；

第二步，第二夹具固定装置在平台上移动，使钛合金异形管材保持10～100KN的张力；

第三步，将钛合金异形管材加热至矫直温度并保温，温度低于再结晶温度；

第四步，在保持张力的同时，左右两端的夹头旋转，使异形管材两端横截面重合，消除管材的扭转；

第五步，保持固定张力和旋转角度，将钛合金异形管材空冷至室温；

第六步，第一夹具和第二夹卸载，矫直完成。

进一步，所述在第一步根据异形材的横截面形状，更换夹具，灵活方便，夹具和夹具固定装置之间设有绝缘装置。