α相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环形锻件的轧制成形方法，特别是涉及了a相钛合金厚壁环锻 件的轧制成形方法。
【背景技术】
[0002] 环件的轧制成形是指在主辊和芯辊轧制力的作用下，壁厚减小，内外径增大的塑 性成形方式。这种成形方式在生产厚壁环锻件时，靠近环件内壁和外壁的金属材料的流动 速度要高于中间部位金属材料的流动速度，而且壁厚越大，两者之间的差异也越大，如果采 用矩形环坯轧制成形时，会导致成形后的厚壁环锻件的上端面出现凹槽，即靠近外壁部分 和靠近内壁部分的高度要大于中间部分的高度。
[0003] 目前，这类环件缺陷的解决方法通常有两种：一是放大锻件高度方向尺寸，然后机 加车除端面凹槽或者折叠的方法；二是加大锥辊的下压速度，防止靠近内壁和外壁两侧的 高度增长过快。第一种方法会破坏锻件端面的金属流线，降低环件的强度，而且浪费材料。 第二种方法虽然内壁和外壁两侧的高度增长得到了抑制，却也容易使过量的金属材料流向 内壁和外壁两侧上端，并在此处积压形成折叠；而且如果锥辊的下压速度过快，还会使锻件 端面出现严重的温升现象，严重影响锻件质量。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种采用靠近内壁处具有凸台的异形环坯成形 为厚壁环锻件的方法，该方法能够避免锻件端面出现凹槽或折叠等缺陷，并且提高环件的 性能和材料利用率。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所述a相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其技 术方案包括以下步骤：
[0006] 把按规格下料的a相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到变形温度，镦粗、冲孔、 预轧成矩形环坯；
[0007] 把矩形环坯放在压力机的砧板上，再将专用模具均匀放在矩形环坯上，以F= 620KN?5800KN的下压力驱动压锤向下移动，并将矩形环坯压成所需异形环坯，其中，异形 环坯的外壁高度h/j、于厚壁环锻件的高度h，异形环坯的内壁高度h2要大于厚壁环锻件的 高度h;异形环坯的凸台上端面厚度d2是异形环坯总厚度d^勺0. 25?0. 35倍，下端面厚 度d3要大于或等于0. 4倍异形环坯的总厚度d1;
[0008] 将异形环坯重新加热到的变形温度后装入环轧机，设定主辊转速为1. Orad/s、锥 辊转速为〇.9rad/s，当异形环坯被咬入进行轧制后，控制径向轧制力为420KN?3800KN、轴 向轧制力为320KN?3600KN，分别驱动主辊以Vl= 2. 00mm/s?4. 00mm/s径向进给速度、 锥棍以v2= 1. 10mm/s?2. 20mm/s的轴向进给速度进行乳制成形；
[0009] 当异形部分的空腔被全部充满时，刚好达到了厚壁环锻件所需尺寸；控制锥辊不 再向下作进给运动，调整径向进给速度为0. 40mm/s并逐步减小，对其进行校圆、整形，最终 成形为矩形的厚壁环锻件。
[0010] 所述主辊的径向进给速度Vl和锥辊的轴向进给速度V2满足关系如下：
【主权项】
1. 一种a相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤： 把按规格下料的a相钛合金棒材在锻造加热炉内加热到变形温度，镦粗、冲孔、预轧 成矩形环坯； 把矩形环坯放在压力机的砧板上，再将专用模具均匀放在矩形环坯上，以F= 620KN? 5800KN的下压力驱动压锤向下移动，并将矩形环坯压成所需异形环坯，其中，异形环坯的外 壁高度4小于厚壁环锻件的高度h，异形环坯的内壁高度h2要大于厚壁环锻件的高度h;异 形环坯的凸台上端面厚度d2是异形环坯总厚度d^勺0. 25?0. 35倍，下端面厚度d3要大 于或等于0. 4倍异形环坯的总厚度d1; 将异形环坯重新加热到变形温度后装入环轧机，设定主辊转速为1.Orad/s、锥辊转速 为0. 9rad/s，当异形环坯被咬入进行轧制后，控制径向轧制力为420KN?3800KN、轴向轧制 力为320KN?3600KN，分别驱动主辊以Vl= 2. 00mm/s?4. 00mm/s径向进给速度、锥辊以 v2= 1. 10mm/s?2. 20mm/s的轴向进给速度进行乳制成形； 当异形部分的空腔被全部充满时，刚好达到了厚壁环锻件所需尺寸；控制锥辊不再向 下作进给运动，调整径向进给速度为0. 40mm/s并逐步减小，对其进行校圆、整形，最终成形 为矩形的厚壁环锻件。
2. 根据权利要求1所述的a相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其特征在于，所述 a相钛合金为TA7合金。
3. 根据权利要求1或2所述的a相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其特征在于， 所述主辊的径向进给速度Vl和锥辊的轴向进给速度v2满足关系如下：
式中吨异形环坯的总厚度、h2为异形环坯内壁的高度、d为厚壁环锻件的厚度、h厚壁 环锻件的高度。
4. 根据权利要求1或2所述的a相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其特征在于， 所述专用模具的上、下两端分别设计了形状相同、尺寸不同的两个模具型腔。
5. 根据权利要求1或2所述的a相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其特征在于， 所述厚壁环锻件的高厚比在〇. 5?1. 2之间。
【专利摘要】本发明公开了一种α相钛合金厚壁环锻件的轧制成形方法，其步骤为：先将中间坯设计成靠近内壁处具有凸台的异形环坯；再根据等体积原则计算出异形环坯的各个尺寸；根据异形环坯的形状及尺寸设计专用模具；再将α相钛合金棒材加热到变形温度后，经镦粗、冲孔、预轧，并在专用模具的作用下制备成异形环坯；将该异形环坯重新加热至变形温度，并配合合适的轧制参数，将异形环坯轧制成厚壁环锻件。该方法，能够有效地解决厚壁环锻件轧制过程中出现的凹槽、折叠等缺陷，提高厚壁环锻件的轧制质量。该方法用于厚壁环锻件的轧制成形。
【IPC分类】B21J1-04, B21H1-06
【公开号】CN104550583
【申请号】CN201410775779
【发明人】魏志坚, 袁慧, 葛金锋, 谢建斌, 李明
【申请人】贵州安大航空锻造有限责任公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月15日