[实用新型]一种适用于空气锤折弯钛合金棒材的工装

说明书

本实用新型公开一种适用于空气锤折弯钛合金棒材的工装，包括折弯模、成形模，折弯模固定于空气锤的工作台上，折弯模包括本体、设于本体上端并与钛合金折弯工件适应的开放式成形腔，成形模包括模柄、设于模柄一端的模头，设于模头下端且与钛合金棒材外径适应的弧形模腔，钛合金棒材放在开放式成形腔内，弧形模腔向下横向卡合在钛合金棒材上，模头与弧形模腔相对的背面与工作台平行。本实用新型通过设置固定的折弯模以成形腔控制棒材折弯，同时对应棒材外径设置具有弧形模腔的成形模，从而配对可使棒材在空气锤挤压下逐渐折弯形成钛合金折弯工件，具有结构简单、操作简便、设备吨位要求小、不易起皱及开裂、折弯精度高的特点。

技术领域

本实用新型涉及钛合金成型技术领域，具体涉及一种结构简单、操作简便、设备吨位要求小、不易起皱及开裂、折弯精度高的适用于空气锤折弯钛合金棒材的工装。

背景技术

钛合金是指钛与其他金属制成的合金金属。由于钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，被广泛用于航空、化工、医疗等领域。如骨科常用的股骨柄是髋关节假体的股骨部件之一，通过植入股骨髓腔与股骨头假体配合连接髋臼部件，起到传递人体载荷、实现下肢运动的重要作用。因此，股骨柄的基体需要具有较高的强度，良好的塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性。目前，股骨柄基体可选用烧结钛合金、锻造钛合金、铸造钛合金、铸造钴铬钼合金、高氮不锈钢等金属材料。烧结合金及铸造合金虽然对于股骨柄等异形部件来说加工工序少、设备要求低，但疲劳强度小，还容易存在气孔、夹杂等缺陷；而锻造合金由于金属流线沿零件轮廓顺畅分布，因此其疲劳强度远远大于烧结及铸造合金。

现有技术中，批量化生产的股骨柄钛合金基体多采用模锻工艺，由于采用整体锻造以及钛合金的变形量较大，导致所需要的挤压力巨大，因此需要配备大吨位的压力设备才能进行生产，而且由于飞边的存在，也造成材料利用率较低、成型表面质量较差，使得后续CNC加工的工作量较大。为此，也有通过对棒料采用顶锻、弯曲、预锻、终锻的分步锻造工艺，合理分配各工序锻造变形量，以减少锻造缺陷，从而提高锻件尺寸精度，达到提高基本疲劳强度和材料利用率，以及减少后续CNC加工工作量的目的；但其弯曲采用整体模锻工艺，虽然通过分步锻造减少了锻造变形量，仍然需要较大吨位的压力设备才能进行弯曲；而弯曲时由于棒材整体受锻造模的约束，弯折处所承受的较大变形应力并不能向周边传递，容易造成弯折处的内侧起皱而外侧开裂，且弯折模锻过程中也难以保证棒材截面的形状精度，并且由于钛合金具有较低的弹性模量，因此折弯角的精度控制也较为困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操作简便、设备吨位要求小、不易起皱及开裂、折弯精度高的适用于空气锤折弯钛合金棒材的工装。

本实用新型是这样实现的：包括折弯模、成形模，所述折弯模固定设置于空气锤的工作台上，所述折弯模包括本体、设置于本体上端并与钛合金折弯工件相适应的上开口结构的开放式成形腔，所述成形模包括模柄、设置于模柄一端的模头，设置于模头下端且与钛合金棒材外径相适应的弧形模腔，所述钛合金棒材放置在开放式成形腔内，所述弧形模腔向下横向卡合在钛合金棒材上，所述模头与弧形模腔相对的背面与工作台平行。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过设置固定的折弯模，折弯模上的成形腔可引导和控制棒材折弯，同时对应棒材的外径设置具有弧形模腔的成形模，使得折弯模与成形模配对使用，可使棒材在空气锤挤压下沿长度方向逐渐折弯，最终形成钛合金折弯工件。由于折弯时棒材仅局部受力，且同一位置可多次挤压使之逐渐折弯，因此单次折弯的成形力较小，小吨位的挤压设备即可满足需求，可有效降低单件及小批量钛合金棒材的折弯成本。

2、本实用新型在折弯过程中，棒材沿长度方向仅挤压部位受到成形腔与弧形模腔的约束，而棒材两端能够向弯折处进给补料，或者说弯折处的应力能够向至少一侧传递，因此可避免棒材折弯过程中在弯折处出现内侧起皱而外侧开裂的问题。