[发明专利]一种钛合金薄壁构件的成形方法及校形装置

说明书

本发明涉及一种钛合金薄壁构件的成形方法及校形装置，该方法包括：在钛合金板材上涂设润滑涂层及在成形模具型面上涂设陶瓷涂层；加热钛合金板材；以设定时间转移加热后的钛合金板材至压力机并放置于成形模具内；对钛合金板材进行冲压成形；进行冲压成形的同时，在成形模具内对钛合金板材进行校形以获取钛合金构件。该校形装置包括上模具、下模具、第一电极、第二电极、陶瓷涂层、绝缘材料和加热电源。该钛合金薄壁构件的成形方法的目的是解决钛合金构件热成形的工装、工艺过程复杂且构件的回弹变形量大的问题。

技术领域

本发明涉及钛合金薄壁构件成形技术领域，具体涉及一种钛合金薄壁构件的成形方法及校形装置。

背景技术

钛合金具有比强度和比刚度高等特点，因此钛合金薄壁轻质结构在航空航天领域中得到大量应用，对于减轻飞行器结构重量、提升整机性能、增强市场竞争力效果显著。但钛合金材料室温成形技术难度大，成形精度和质量难以保证，一般需采用热成形的方式进行加工制造，包括等温热成形技术及近年来发展起来的冷模热成形技术。

目前钛合金薄壁构件的热成形方式主要有等温热成形及冷模热成形技术，具有增大构件材料塑性、改善成形工艺性等优势，但依然存在一些技术问题。钛合金等温热成形过程中，成形模具随设备加热平台共同加热、保温，热成形生产效率低、设备有效利用率低；等温成形模具高温下反复使用，对模具材料要求高，使用中易造成模具损伤，合计成本高。专利CN106513508A提出了一种钛合金钣金件冷模热冲压成形工装及加工方法，需要一套由绝缘模具及温度控制系统集成的专用工装，依靠温度控制系统调节电流对板料进行加热保温，板料在600～800℃保温10～45min，工装结构复杂，且长时间高温环境下工作，未考虑工装的损伤、钛合金表面氧化及晶粒长大问题，占用设备时间长，成形效率低。专利CN110252899A公开了一种钛合金薄壁构件快速加热冷模热板成形方法，由于热板料与冷模具温差巨大及材料变形的叠加作用，构件在成形后取出模具或进行下一步切边等机械加工时将发生回弹和翘曲；而为提高成形精度提前将模具加热到150～300℃，则需要对冷模成形模具采取保温措施，增加了工装、工艺过程复杂性，增加能耗，且对减少构件成形回弹的作用有限。

因此，发明人提供了一种钛合金薄壁构件的成形方法及校形装置。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种钛合金薄壁构件的成形方法及校形装置，通过将带涂层的钛合金板材快速加热，通过升温时间控制钛合金板材温度；利用机器人将加热后的钛合金板材快速转移至模具成形区，保证转移时间完全一致；压机压头高速下降，提高成形速度；在冲压成形后的保压过程中，通过钛合金板材自阻加热方式对成形构件实现快速补热，构件发生模具内高温短时应力松弛，消除构件内部的残余应力，显著提高构件的成形精度，解决了钛合金构件热成形的工装、工艺过程复杂且构件的回弹变形量大的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例的第一方面提供了一种钛合金薄壁构件的成形方法，包括以下步骤：

在钛合金板材上涂设润滑涂层及在成形模具型面上涂设陶瓷涂层；

加热所述钛合金板材；

以设定时间转移加热后的所述钛合金板材至压力机上的所述成形模具内；

对所述钛合金板材进行冲压成形；

进行冲压成形的同时，在所述成形模具内对所述钛合金板材进行校形以获取钛合金构件。

进一步地，所述钛合金板材的厚度小于或等于4mm。

进一步地，压头快速下降速度为300～750mm/s

进一步地，所述抗氧化润滑涂层的成份包括石墨和氧化硅。