专利名称：一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法
技术领域：
本发明涉及一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法，用于钛合金、镁合金、高强钢等常温难成形材料的热成形，尤其适用于钛合金热成形，属于热加工技术领域。
背景技术：
钛合金材料具有高比强度、高极限强度、以及具有和复合材料优良的冶金学方面的相容协调特性，电偶腐蚀小，因此，大型钛合金薄壁件是航空航天领域耐高温、长寿命要求优先采用的先进轻量化高效结构元件，但是其精确成形难度大、过程复杂，通常采用热成形。如果采用传统的坯料加热方法，如火焰加热、喷灯加热、加热炉加热坯料等，则薄壁件的散热速度快，温度不均勻，成形质量不稳定；采用模具整体加热即将模具和坯料一起放入加热炉内部进行加热，可以提高成形质量，但是，一般情况下，模具体积远大于待成形薄壁坯料的体积，绝大部分的热量加在了模具上。据估计，在热成形中，有超过80%的热量消耗在模具、压边圈、炉体等非成形部件上；对于超塑成形，这一数据则达到95%，因此，传统热成形工艺中，热量的有效利用率很低，造成了极大的能源浪费。而且在传统热成形工艺的加热过程中，模具与坯料接收热量的方式主要是热辐射和热传导，热量传输速度慢，如采用将模具和坯料一起放入加热炉内部进行加热，则炉体升温速率在100 150°C /h，加热时间长， 并且根据工艺不同，加热时间一般在1 n(n> 1)小时，因此这种加热方法的热效率低，生产效率也很低，难以适应钛合金薄壁零件小批量、迅捷生产的发展需求。
发明内容
1、目的本发明目的是为了解决对钛合金薄壁件进行热成形时，如只加热坯料，则薄板件的成形质量差；如连同模具一起加热，则热量利用率低，浪费了大量的能源；如加热坯料在高温保持时间过长，则氧化加剧的问题，而提供一种钛合金薄壁零件热成形工装及加工方法。它是一种通电自阻加热拉伸成形钛合金薄壁零件的热成形工装及成形方法。2、技术方案(1)本发明一种钛合金薄壁零件热成形工装，它由拉伸设备、模具装置、坯料、电源系统和温度控制系统五个部分组成，它们之间的位置连接关系为将模具装置放置在拉伸设备的中央工作台上，将坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝热绝缘垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，拉伸设备通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出合格零件。1)拉伸设备，作为航空业众所周知的一种成形设备，一般分为拉形机、拉弯机，所述拉伸设备是立式结构100吨数控拉伸机，由床身、摆动臂、夹钳和工作台组成，床身左右对称，工作台在床身中央位置，床身两侧各有一对平行的导轨，通过滑块使床身、摆动臂连接在一起，摆动臂是拉伸机的主要运动机构，可以实现预拉伸、弯曲、补拉等运动方式，实现对钛合金薄壁零件成形。
2)模具装置，具体包括上保温箱、下保温箱、模具、模具垫块、绝缘垫板、垫板，它们之间的位置连接关系为模具、模具垫块、绝缘垫板和垫板依次从上到下放置在下保温箱内，上保温箱和下保温箱通过螺栓螺母结构连接固定，利用上保温箱的手柄、和下保温箱的托架可以开启、闭合模具装置；该上保温箱采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为耐热钢板制作的上保温箱外壳，起固定支撑保温层作用，内层是保温层，材料为真空纤维，主要成分为三氧化二铝，起隔热保温作用；其中，该上保温箱包括上保温箱外壳、上保温箱保温层、上保温箱保温层固定板、滑轨槽、手柄、定位器，其间关系为上保温箱保温层固定板直立在上保温箱外壳与上保温箱保温层之间，滑轨槽设置在上保温箱四周并与上保温箱外壳连接，定位器位于上保温箱外壳中部两侧，用于松、紧上保温箱内可在滑轨槽里滑动的侧壁；手柄位于上保温箱外壳前部中间位置；该上保温箱外壳是金属箱体式结构；该上保温箱保温层是矩形实体真空纤维，起保温作用；该上保温箱保温层固定板是金属L形板料； 该滑轨槽是金属槽钢结构；该手柄是U形钢板做成的把手，用于开启、闭合上保温箱；该下保温箱包括下保温箱保温层、下保温箱保温层固定板、下保温箱外壳、弹簧、固定立柱、侧挡板、绝缘垫层、模具、模具垫块、绝缘垫板、垫板、模具加热孔、观察孔、滑轨槽、托架；其位置连接关系为模具、模具垫块、绝缘垫板、垫板依次从上到下放置在下保温箱外壳内，模具加热孔设置在模具上并能插入电加热棒，观察孔设置在下保温箱外壳上，滑轨槽设置在下保温箱四周并与下保温箱外壳连接，弹簧、固定立柱位于下保温箱外壳与侧挡板之间并夹在下保温箱保温层固定板和垫板中间，托架与下保温箱外壳固连；该下保温箱保温层是矩形实体真空纤维，起保温作用；该下保温箱保温层固定板是金属凹形板料；该下保温箱外壳是金属箱体式结构；该弹簧为市购压簧；该固定立柱是圆柱形结构；该侧挡板是金属矩形板料；该绝缘垫层是实现坯料和拉伸设备、模具装置的电绝缘。该模具是单曲率拉伸模， 模具表面为坯料成形时所用的工作面并按图纸和工艺需要自制的金属模；该模具垫块是是长方体结构，铸钢材质，为减轻结构重量，开设有减重孔，起支撑模具作用；该绝缘垫板是实体绝缘胶木，使模具和下保温箱绝缘；该垫板是矩形实体耐热钢板，起固定下保温箱、模具元件的作用；该滑轨槽是金属槽钢结构；该托架是金属角钢结构。上、下保温箱按图4所示， 通过螺栓螺母结构连接固定，利用手柄、托架可以开启、闭合模具装置，见图3、图6，实现放入坯料或拿出成形零件，绝缘垫板隔离模具和下保温箱，实现电绝缘，模具加热孔可以插入电加热棒，根据实际需要，决定是否通电加热模具。3)坯料，成形所用的钛合金薄壁坯料，可以为钛合金板材、型材等薄壁坯料，在所述工装系统，可以通电自阻加热。4)电源系统，总体功率36KW，包括380V电源连接在变压器上，变为低压，再由导线连接变压器输出端和电极夹板，通过控制开关，给坯料通、断电。5)温度控制系统，包括热电偶测量坯料温度，根据温度反馈信号，采用PLC单片机闭环控制电源电流，进而控制坯料温度，在整个成形周期内温度控制系统是自动可编程控制的。本发明的工作程序如下将模具装置放置在拉伸设备中央的工作台上，将坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝缘绝热垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，拉伸设备通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出合格零件。其中，所述的坯料为板材时，拉伸设备是数控拉形机；坯料为型材时，拉伸设备是数控拉弯机。其中，所述绝缘垫层为石棉布、云母片、陶瓷纤维毡或石棉橡胶板等材料；其中，所述电源系统的工作参数为电压为3V 36V、电流为500A 5000A;其中，所述温度控制系统控制坯料的温度为600°C 750°C ；其中，所述弹簧的型号规格为2X20D1X160 ；其中，所述模具的材料为NI7N。(2)本发明一种钛合金薄壁零件热成形工装的加工方法，该方法具体步骤如下步骤一、将模具装置放置于拉伸成形设备的工作台上，将绝缘垫层放置在拉伸设备的夹钳内隔离绝缘坯料；步骤二、通电加热电极夹板夹紧待成形坯料，采用变压器将380V高压变为3V 36V的安全电压后给电极夹板通电，产生电流，对待成形坯料加热；步骤三、通过热电偶实时测量坯料的温度，并实时调整电源系统的输出电压，使坯料的加热速率达到5 25°C /s，此时，电源系统输出的电压电流参数分别为电压为3V 36V、电流为 500A 5000A ；步骤四、当坯料的温度达到目标温度600°C 750°C时，在此温度下拉伸设备的夹钳夹紧坯料，以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/S进行预拉伸，直至预应变范围为0. 1 4%;步骤五、预拉伸达到预应变后，拉伸设备的工作台带动模具装置上移，在目标温度 600°C 750°C下以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/S对坯料进行包覆成形，直至完全贴合模且.
Z、 9步骤六、坯料贴合模具后，在目标温度600°C 750°C下以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/S对坯料进行补拉，直至终应变范围为0. 1 8% ；步骤七、坯料在贴模、保持目标温度、终应变条件下，保温5 lOOMin，使坯料内部发生应力松弛，实现蠕变成形；步骤八、切断电源系统，停止对坯料供电，待冷却后取下成形零件，加工结束。所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，该坯料为板材时，拉伸设备是数控拉形机；坯料为型材时，拉伸设备是数控拉弯机。3、优点及功效本发明与传统技术相比，优点在于由于对坯料通电，基于坯料电阻引发电流热效应，直接加热坯料并使坯料温度保持在热成形温度范围内，然后在拉伸设备预拉伸、包覆、补拉、保温蠕变成形坯料，使坯料贴合模具，发生粘塑性变形。该工装不仅避免了传统热成形、超塑性成形中整体式加热消耗在模具等其它部件上的热量损失，而且使加热过程非常迅速、坯料内部温度非常均勻，极大了提高了能量的利用率和加热效率，氧化减弱。此外，坯料加热到目标温度后进行成形，温度不变，并且温度分布均勻，有利于坯料的粘塑性变形，改善产品质量。
图1是一种钛合金薄壁零件热成形工装系统示意图。图2是本发明工装所用模具装置正视图。
图3是本发明工装所用模具装置闭合状态侧视图。
图4是本发明工装所用模具装置A-A剖视图O
图5是本发明工装所用模具装置B-B剖视图O
图6是本发明工装所用模具装置开启状态侧视图。
图7是成形结束时本发明工装所用模具装置正视图。
图中符号说明如下
1电源系统；2拉伸设备；3模具装置；4电极夹板；
5热电偶；6温度控制系统；7夹钳；8绝缘垫层；
9坯料；10模具；11上保温箱；12垫板；
13模具箱体侧壁夹缝；14上保温箱外壳；15上保温箱保温层；16上保温箱保温层
固定板； 17螺栓螺母结构；18下保温箱保■ ； 19下保温箱保■固定板；
20弹簧；21固定立柱；22侧挡板；23模具垫块；
24绝缘垫板；25模具加热孔；26观察孔；27下保温箱；
28下保温箱外壳；29滑轨槽；30摆动臂；31床身；
32工作台；33手柄；34托架；35导轨；
36滑块；37成形零件；38导线；39定位器；
A-A =A-A剖视图；B-B =B-B剖视图；C:开启D:闭合
具体实施例方式下面结合附图1 图7，对本发明的技术方案做进一步的说明。(1)本发明一种钛合金薄壁零件热成形工装，它由拉伸设备2、模具装置3、坯料9、 电源系统1和温度控制系统6五个部分组成，它们之间的位置连接关系为将模具装置3放置在拉伸设备2的中央工作台32上，将坯料9穿过模具装置3的侧壁夹缝13，采用绝缘绝热垫层8使坯料9和拉伸设备2的夹钳7、模具10表面及其工装绝缘，开通电源系统1，给电极夹板4通电，在坯料9内产生电流，加热坯料9，依靠温度控制系统6测量、控制坯料9 的温度，待坯料9达到目标温度后，拉伸设备2通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料9贴合模具10表面成形出合格零件。本发明一种钛合金薄壁零件热成形工装包括五个部分1)拉伸设备2，作为航空业众所周知的一种成形设备，一般分为拉形机、拉弯机， 所述拉伸设备是立式结构100吨数控拉伸机，由床身31、摆动臂30、夹钳7和工作台32组成，床身31左右对称，工作台32在床身31中央位置，床身31两侧各有一对平行的导轨35， 通过滑块36使床身31、摆动臂30连接在一起，摆动臂30是拉伸机的主要运动机构，可以实现预拉伸、弯曲、补拉等运动方式，实现对钛合金薄壁零件成形。2)模具装置3，具体包括上保温箱11、下保温箱27、模具10及其模具垫块23、绝缘垫板对、垫板12，它们之间的位置连接关系为模具10、模具垫块23、绝缘垫板对和垫板 12依次从上到下放置在下保温箱27内，上保温箱11和下保温箱27通过螺栓螺母结构17 连接固定，利用上保温箱的手柄33、和下保温箱的托架34可以开启、闭合模具装置3 ；该上保温箱11采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为上保温箱外壳14，起固定支撑保温层15作用，内层是上保温箱保温层15，材料为真空纤维，主要成分为三氧化二铝，起隔热保温作用；该下保温箱27采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为下保温箱外壳观，起固定支撑保温层作用，内层是下保温箱保温层18，材料为真空纤维，主要成分为三氧化二铝， 起隔热保温作用，在下保温箱27内部，装有成形所用的模具元件绝缘垫层8、模具10、模具垫块23、绝缘垫板对；该绝缘垫层8是石棉布；该模具10是单曲率拉伸模具，材料为NI7N， 模具表面为坯料成形时所用的工作面；该模具垫块23材质为铸钢，为减轻结构重量，开设有减重孔，起支撑模具10作用；该绝缘垫板M是实体绝缘胶木，使模具10和下保温箱27 绝缘；该垫板12是矩形实体耐热钢板，起固定下保温箱及模具元件的作用。其中，上保温箱 11包括上保温箱外壳14、上保温箱保温层15、上保温箱保温层固定板16、滑轨槽四、手柄 33、定位器39，其间关系为上保温箱保温层固定板16直立在上保温箱外壳14与上保温箱保温层15之间，滑轨槽四设置在上保温箱11四周并与上保温箱外壳14连接，定位器39 位于上保温箱外壳14中部两侧，用于松、紧上保温箱内可在滑轨槽四里滑动的侧壁；手柄 33位于上保温箱外壳14前部中间位置；该上保温箱外壳14是金属箱体式结构；该上保温箱保温层15是矩形实体真空纤维，起保温作用；该上保温箱保温层固定板16是金属L形板料；该滑轨槽四是金属槽钢结构；该手柄33是U形钢板做成的把手，用于开启、闭合上保温箱；下保温箱27包括下保温箱保温层18、下保温箱保温层固定板19、下保温箱外壳观、 弹簧20、固定立柱21、侧挡板22、绝缘垫层8、模具10、模具垫块23、绝缘垫板对、垫板12、 模具加热孔25、观察孔沈、滑轨槽四、托架34 ；其位置连接关系为模具10、模具垫块23、 绝缘垫板对、垫板12依次从上到下放置在下保温箱外壳观内，模具加热孔25设置在模具 10上，观察孔沈设置在下保温箱外壳观上，滑轨槽四设置在下保温箱27四周并与下保温箱外壳观连接，弹簧20、固定立柱21位于下保温箱外壳观与侧挡板22之间并夹在下保温箱保温层固定板19和垫板12中间，托架34与下保温箱外壳观固连；该下保温箱保温层 18是矩形实体真空纤维，起保温作用；该下保温箱保温层固定板19是金属凹形板料；该下保温箱外壳观是金属箱体式结构；该弹簧20为压簧，型号规格2X20D1X160 GB2089-80 ； 该固定立柱21是圆柱形结构；该侧挡板22是金属矩形板料；该绝缘垫层8是实现坯料9和拉伸设备2、模具装置3的电绝缘；该模具10是按图纸和工艺需要自制的金属模；该模具垫块23是铸钢材料，为减轻结构重量，开设有减重孔，起支撑模具作用；该绝缘垫板M是实体绝缘胶木，使模具和下保温箱绝缘；该垫板12是矩形实体耐热钢板，起固定下保温箱、模具元件的作用；该滑轨槽四是金属槽钢结构；该托架34是金属角钢结构。上、下保温箱按图 4所示，通过螺栓螺母结构17连接固定，利用手柄33、托架34可以开启C、闭合D模具装置 3，见图3、图6，实现放入坯料9或拿出成形零件37，绝缘垫板M隔离模具和下保温箱，实现电绝缘，模具加热孔25可以插入电加热棒(未画出)，根据实际需要，决定是否通电加热模具10。3)坯料9，成形所用的钛合金薄壁坯料，可以为钛合金板材、型材等薄壁坯料，在所述工装系统，可以通电自阻加热。4)电源系统1，总体功率36KW，包括380V电源连接在变压器(未画出)上，变为低压，再由导线38连接变压器输出端和电极夹板，通过控制开关，给坯料9通、断电。5)温度控制系统6，包括热电偶5测量坯料9温度，根据温度反馈信号，采用PLC 单片机闭环控制电源1电流，进而控制坯料9温度，在整个成形周期内温度控制系统6是自动可编程控制的。
本发明的工作程序如下将模具装置3放置在拉伸设备2中央的工作台32上，将坯料9穿过模具装置的侧壁夹缝13，采用绝缘绝热垫层8使坯料9和拉伸设备2的夹钳7、 模具10表面及其模具装置3绝缘，开通电源系统1，给电极夹板4通电，在坯料9内产生电流，加热坯料9，依靠热电偶5测量、温度控制系统6控制坯料9的温度，待坯料9达到目标温度后，拉伸设备2通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料贴合模具10表面成形出零件37。(2)本发明一种钛合金薄壁零件热成形工装的加工方法，该方法具体步骤如下步骤一、将模具装置3放置于拉伸成形设备2的工作台32上，将绝缘垫层8放置在拉伸设备2的夹钳7内隔离绝缘坯料9 ；步骤二、通电加热电极夹板4夹紧待成形坯料9，采用变压器将380V高压变为 3V 36V的安全电压后给电极夹板4通电，产生电流，对待成形坯料9加热；步骤三、通过热电偶5实时测量坯料9的温度，并实时调整电源系统1的输出电压，使坯料9的加热速率达到5 25°C /s，此时，电源系统1输出的电压电流参数分别为 电压为3V 36V、电流为500A 5000A ；步骤四、当坯料9的温度达到目标温度600°C 750°C时，在此温度下拉伸设备2 的夹钳7夹紧坯料9，以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/s进行预拉伸，直至预应变范围为
0.1 4% ；步骤五、预拉伸达到预应变后，拉伸设备2的工作台32带动模具装置3上移，在目标温度600°C 750°C下以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/S对坯料9进行包覆成形，直至完全贴合模具10 ；步骤六、坯料9贴合模具10后，在目标温度600°C 750 °C下以应变速率
1.O·2 1. 0*10_4/s对坯料9进行补拉，直至终应变范围为0. 1 8% ；步骤七、坯料9在贴模、保持目标温度、终应变条件下，保温5 lOOMin，使坯料9 内部发生应力松弛，实现蠕变成形；步骤八、切断电源系统1，停止对坯料9供电，待冷却后取下成形零件37，加工结
束ο所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于，所述的坯料9为板材时，拉伸设备2是数控拉形机；坯料9为型材时，拉伸设备2是数控拉弯机。
权利要求
1. 一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于它由拉伸设备、模具装置、坯料、电源系统和温度控制系统五个部分组成，模具装置放置在拉伸设备的中央工作台上，坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝缘绝热垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，拉伸设备通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出合格零件；所述拉伸设备是立式结构100吨数控拉伸机，它能实现预拉伸、弯曲、补拉运动方式， 实现对钛合金薄壁零件成形；所述模具装置，具体包括上保温箱、下保温箱、模具、模具垫块、绝缘垫板和垫板，模具、模具垫块、绝缘垫板和垫板依次从上到下放置在下保温箱内，上保温箱和下保温箱通过螺栓螺母结构连接固定，利用上保温箱的手柄、和下保温箱的托架可以开启、闭合模具装置；该上保温箱采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为耐热钢板制作的上保温箱外壳，起固定支撑保温层作用，内层是保温层，材料为真空纤维，成分为三氧化二铝，起隔热保温作用；该上保温箱包括上保温箱外壳、上保温箱保温层、上保温箱保温层固定板、滑轨槽、手柄和定位器，上保温箱保温层固定板直立在上保温箱外壳与上保温箱保温层之间，滑轨槽设置在上保温箱四周并与上保温箱外壳连接，定位器位于上保温箱外壳中部两侧，用于松、紧上保温箱内可在滑轨槽里滑动的侧壁；手柄位于上保温箱外壳前部中间位置；该上保温箱外壳是金属箱体式结构；该上保温箱保温层是矩形实体真空纤维，起保温作用； 该上保温箱保温层固定板是金属L形板料；该滑轨槽是金属槽钢结构；该手柄是U形钢板做成的把手，用于开启、闭合上保温箱；该下保温箱采用矩形中空壳体结构，分内外两层，外层为耐热钢板制作的下保温箱外壳，起固定支撑保温层作用，内层是保温层，材料为真空纤维，成分为三氧化二铝，起隔热保温作用；该下保温箱包括下保温箱保温层、下保温箱保温层固定板、下保温箱外壳、弹簧、固定立柱、侧挡板、绝缘垫层、模具、模具垫块、绝缘垫板、 垫板、模具加热孔、观察孔、滑轨槽和托架；模具、模具垫块、绝缘垫板、垫板依次从上到下放置在下保温箱外壳内，模具加热孔设置在模具上并能插入电加热棒，观察孔设置在下保温箱外壳上，滑轨槽设置在下保温箱四周并与下保温箱外壳连接，弹簧、固定立柱位于下保温箱外壳与侧挡板之间并夹在下保温箱保温层固定板和垫板中间，托架与下保温箱外壳固连；该下保温箱保温层是矩形实体真空纤维，起保温作用；该下保温箱保温层固定板是金属凹形板料；该下保温箱外壳是金属箱体式结构；该弹簧为市购压簧；该固定立柱是圆柱形结构；该侧挡板是金属矩形板料；该绝缘垫层是实现坯料和拉伸设备、模具装置的电绝缘；该模具为单曲率拉伸模，它是按图纸和工艺需要自制的金属模，模具表面为坯料成形时所用的工作面；该模具垫块是长方体结构，铸钢材质，为减轻结构重量，开设有减重孔，起支撑模具作用；该绝缘垫板是实体绝缘胶木，使模具和下保温箱绝缘；该垫板是矩形实体耐热钢板，起固定下保温箱、模具元件的作用；该滑轨槽是金属槽钢结构；该托架是金属角钢结构；所述坯料，成形所用的钛合金薄壁坯料，它为钛合金板材、型材薄壁坯料，在该成形工装中通电自阻加热；所述电源系统，总体功率36KW，包括380V电源连接在变压器上，变为低压，再由导线连接变压器输出端和电极夹板，通过控制开关，给坯料通、断电；所述温度控制系统，包括热电偶测量坯料温度，根据温度反馈信号，采用PLC单片机闭环控制电源电流，进而控制坯料温度，在整个成形周期内温度控制系统是自动可编程控制的。
2.一种钛合金薄壁零件热成形工装的加工方法，其特征在于该方法具体步骤如下 步骤一、将模具装置放置于拉伸成形设备的工作台上，将绝缘垫层放置在拉伸设备的夹钳内隔离绝缘坯料；步骤二、电极夹板夹紧坯料，接通电源系统，给电极夹板通电，产生电流，使坯料加热； 步骤三、通过热电偶实时测量坯料的温度，并实时调整电源系统的输出电压，使坯料的加热速率达到5 25°C /s，此时，电源系统输出的电压电流参数分别为电压为3V 36V、 电流为500A 5000A ；步骤四、当坯料的温度达到目标温度600°C 750°C时，在此温度下拉伸设备的夹钳夹紧坯料，以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/S进行预拉伸，直至预应变范围为0. 1 4% ；步骤五、预拉伸达到预应变后，拉伸设备的工作台带动模具装置上移，在目标温度 600°C 750°C下以应变速率1. 0*10_2 1. 0*10_4/S对坯料进行包覆成形，直至完全贴合模且.Z、 9步骤六、坯料贴合模具后，在目标温度600°C 750°C下以应变速率1.0*10_2 1. 0*10_4/S对坯料进行补拉，直至终应变范围为0. 1 8% ；步骤七、坯料在贴模、保持目标温度、终应变条件下，保温5 lOOMin，使坯料内部发生应力松弛，实现蠕变成形；步骤八、切断电源系统，停止对坯料供电，待冷却后取下成形零件，加工结束。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于所述的坯料为板材时，拉伸设备是数控拉形机；坯料为型材时，拉伸设备是数控拉弯机。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于所述绝缘垫层为石棉布、云母片、陶瓷纤维毡、石棉橡胶板材料。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于所述电源系统的工作参数为电压为3V 36V、电流为500A 5000A。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于所述温度控制系统控制坯料的温度为600°C 750°C。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于所述弹簧的型号规格为2X20D1X160。
8.根据权利要求1所述的一种钛合金薄壁零件热成形工装，其特征在于所述模具的材料为NI7N。
全文摘要
一种钛合金薄壁零件热成形工装，包括五大部分拉伸设备、模具装置、坯料、电源系统和温度控制系统，模具装置放置在拉伸设备中央的工作台上，将坯料穿过模具装置的侧壁夹缝，采用绝缘绝热垫层使坯料和拉伸设备夹钳、模具表面及其工装绝缘，开通电源系统，给电极夹板通电，在坯料内产生电流，加热坯料，依靠温度控制系统测量、控制坯料温度，待坯料达到目标温度后，在拉伸设备上通过拉伸-包覆-拉伸-保温蠕变等热成形工艺使坯料贴合模具表面成形出零件。一种钛合金薄壁零件热成形工装的加工方法，它有八大步骤。本发明大大提高了钛合金薄壁零件制造的加热效率、工艺集成性、材料成形性和成形精度，具有实用和推广价值。
文档编号B21D22/20GK102500675SQ20111030894
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者张超, 李东升, 李小强, 肖军杰 申请人:北京航空航天大学