[发明专利]TA15钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法

摘要

本发明公开了一种TA15钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，为轧制出外形完整、尺寸精度高、组织和性能优良并沿零件外形分布的复杂异形截面环形件，其技术方案为：把按规格下料的TA15钛合金棒料加热后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯；把矩形预轧坯加热后在预轧异形孔型内由预轧内型模块和预轧外型模块辗轧成与终轧异形截面环形件结构形状相反的异形预轧坯；把异形预轧坯加热后在终轧异形孔型内由终轧内型模块和终轧外型模块辗轧成异形截面环形件，辗轧时，所述异形预轧坯在终轧异形孔型内沿径向展宽其内部金属按预定的体积流量从较多的地方向较少的地方流动。该环形件主要用于航空航天等领域使用的筒形壳体等回转体零部件。

主权项

一种TA15钛合金复杂异形截面环形件的辗轧成形方法，包括把按规格下料的TA15钛合金棒料（1）加热到850℃～960℃的变形温度后经镦粗、冲孔和两次小变形量环轧成矩形预轧坯（10）的步骤，其特征在于，该方法还包括以下步骤：加热所述矩形预轧坯（10）到上述变形温度后装进轧环机使其纵向截面处于辗轧模具的预轧异形孔型（11）内，所述预轧异形孔型（11）由具有凹槽面（160）的预轧内型模块（16）、具有上凹槽面（171）和下凹槽面（172）的预轧外型模块（17）及上端盖（18）和下端盖（19）围成；启动轧环机使芯辊（12）和主辊（13）以950KN～1950KN的轧制力在预轧异形孔型（11）内辗轧矩形预轧坯（10），矩形预轧坯(10)以8mm/s～14mm/s的速度沿径向展宽，并在预轧内型模块（16）和预轧外型模块（17）的辗轧下沿与终轧异形截面环形件（40）结构形状相反的方向按预定的体积流量变形成异形预轧坯（30）；所述异形预轧坯（30）由第一预轧矩形环（S01）、第二预轧异形环（S02）、第三预轧矩形环（S03）、第四预轧异形环（S04）及第五预轧矩形环（S05）依次叠加组成；在异形预轧坯（30）的内环面上具有预轧内凸台面（300），在其外环面上具有预轧上凸台面（301）和预轧下凸台面（302），所述预轧上凸台面（301）处于第二预轧异形环（S02）的外周面，所述预轧下凸台面（302）处于第四预轧异形环（S04）的外周面；在第二预轧异形环（S02）和第四预轧异形环（S04）之间具有预轧凹槽面（303），并且所述第一预轧矩形环（S01）与第五预轧矩形环（S05）形状和尺寸完全相同、所述第二预轧异形环（S02）与第四预轧异形环（S04）形状和尺寸完全相同；把轧环机芯辊模的预轧内型模块（16）更换为终轧内型模块（16′），所述终轧内型模块（16′）的外周面具有外凸台面（160）；把主辊模的预轧外型模块（17）更换为终轧外型模块（17′），所述终轧外型模块（17′）的外周面上具有上凸台面（171）和下凸台面（172）；所述终轧内型模块（16′）、终轧外型模块（17′）的外周面与所述上端盖（18）、下端盖（19）围成终轧异形孔型（11′）；把异形预轧坯（30）在锻造加热炉内加热到850℃～960℃的变形温度后装 进轧环机使其纵向截面处于终轧异形孔型（11′）内，使终轧内型模块（16′）的外凸台面（160）与异形预轧坯（30）的预轧内凸台面（300）相对应，终轧外型模块（17′）的上凸台面（171）与异形预轧坯（30）的预轧上凸台面（301）相对应，终轧外型模块（17′）的下凸台面（172）与异形预轧坯（30）的预轧下凸台面（302）相对应；启动轧环机以595KN～995KN的轧制力对异形预轧坯（30）进行轧制，所述异形预轧坯（30）在终轧异形孔型（11′）内，其内环面上的预轧内凸台面（300）及其外环面上的预轧上凸台面（301）、预轧下凸台面（302）首先受到来自终轧内型模块（16′）的外凸台面（160）及终轧外型模块（17′）的上凸台面（171）、下凸台面（172）的轧制，异形预轧坯（30）在异形孔型（11′）内以1mm/s～7mm/s的速度沿径向展宽，其内金属流动从第二预轧异形环（S02）向第一预轧矩形环（S01）和第三预轧矩形环（S03）流动，同时从第四预轧异形环（S04）向第三预轧矩形环（S03）和第五预轧矩形环（S05）方向流动；当第二预轧异形环（S02）内的金属流到第一预轧矩形环（S01）和第三预轧矩形环（S03）内的金属体积分别为预定的流量体积V0，并且当第四预轧异形环（S04）内的金属流到第三预轧矩形环（S03）和第五预轧矩形环（S05）内的金属体积分别为预定的流量体积V0时，异形预轧坯（30）在终轧异形孔型（11′）内被辗轧成复杂的异形截面环形件（40）；所述异形截面环形件（40）由第一终轧异形环（S1）、第二终轧矩形环（S2）、第三终轧异形环（S3）、第四终轧矩形环（S4）及第五终轧异形环（S5）依次叠加组成，所述第三终轧异形环（S3）的外环面具有终轧外凸台面（403），在所述第一终轧异形环（S1）与第三终轧异形环（S3）之间具有终轧上凹槽面（401），在所述第三终轧异形环（S3）与第五终轧异形环（S5）之间具有终轧下凹槽面（402），在所述异形截面环形件（40）的内环面上具有终轧内凹槽面（400），并且所述第一终轧异形环（S1）与第五终轧异形环（S5）的形状和尺寸完全相同、所述第二终轧矩形环（S2）与第四终轧矩形环（S4）的形状和尺寸完全相同。