一种钛合金航空三通弯管接头热锻成型方法与流程

本发明涉及钛合金锻造成型技术领域，特别涉及一种钛合金航空三通弯管接头热锻成型方法。

背景技术：

目前，市面常见三通/弯管接头多为不锈钢、碳钢、铜、球墨铸铁等材质，其成型工艺多为焊接、铸造、液压胀型、热压成型等，所生产制造出来的产品材料强度、组织性能远远不能满足航空件的要求。为满足航空件技术规范要求，航空件多选用钛合金，但由于钛合金弹性模量高、成型性能差等材料特性，以及三通/弯管接头材料分布不均匀导致材料流动性差的结构特性，热锻成型过程很容易产生折叠、裂纹等缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种钛合金航空三通弯管接头热锻成型方法，以解决现有技术中钛合金航空三通弯管接头在热锻成型过程很容易产生折叠、裂纹等缺陷的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种钛合金航空三通弯管接头热锻成型方法，包括以下步骤：

步骤1：下料：根据预锻件重量，加上随形分布的飞边重量，得到初步下料重量；再结合钛合金变形量最大允许60%计算出直径的原材料；最后根据重量和原料直径，得出下料长度，进行下料；

步骤2：加热、顶锻（或弯曲）：将工件加热至(tβ-40)℃±10℃后，使用平锻机进行顶锻或弯曲；

步骤3：抛丸：使用抛丸机进行抛丸，抛丸时间30min；

步骤4：检查缺陷及抛修：去除表面不良缺陷和边缘毛刺，保证预锻件表面质量；

步骤5：光饰：使用震动光饰机光饰表面，时间约1h，去除抛修残留的细微毛刺和不良；

步骤6：喷涂：将工件加热到160℃-200℃后，表面喷涂玻璃-陶瓷防氧化涂层，厚度约0.04-0.06mm；

步骤7：加热、预锻：安装调整模具和设备后，开启电加热，模具加热至150℃-220℃，之后将工件加热至(tβ-40)℃±10℃后，将工件锻压至工艺要求尺寸，冷却后手动喷砂检查工件是否有较大表面缺陷；预锻件留有30%-40%余量给终锻件成型；

步骤8：预锻切边：将工件放置在专用切边托块内，使用激光切边机进行预锻切边，飞边需留单边1.5mm-3mm；

步骤9：在预锻切边完成后，返回步骤3，重复操作步骤3-步骤6；

步骤10：加热、终锻：安装调整模具和设备后，开启电加热，模具加热至150℃-220℃，之后将终锻件加热至(tβ-40)℃±10℃后，使用电动螺旋压力机将工件锻压至工艺要求尺寸，冷却后手动喷砂检查工件是否有较大表面缺陷；

步骤11：终锻切边：将工件放置在专用切边托块内，使用激光切边机进行切边，飞边需留单边1.5mm-2mm。

进一步地，所述步骤1中使用圆盘锯或锯床进行下料。

进一步地，所述步骤3中采用立式钢砂抛丸机进行抛丸。

进一步地，所述步骤4中使用砂带和气动笔去除表面不良缺陷和边缘毛刺。

进一步地，所述步骤7中使用电动螺旋压力机将工件锻压至工艺要求尺寸。

与现有技术相比，本发明产生了以下有益效果：本发明的一种钛合金航空三通弯管接头热锻成型方法，该工艺通过下料；加热、顶锻（或弯曲）；抛丸；检查缺陷及抛修；光饰；喷涂；加热、预锻；预锻切边；抛丸；检查缺陷及抛修；光饰；喷涂；加热、终锻；终锻切边等步骤分步渐进锻造成型工艺，合理计算各工步材料体积，减小各工步材料变形量，并在各成型工步前增加表面处理工艺，进一步降低折叠、裂纹的产生。

附图说明

图1是本发明中顶锻阶段三通的结构示意图；

图2是本发明中顶锻阶段弯管的结构示意图；

图3是本发明中预锻阶段三通的结构示意图；

图4是本发明中预锻阶段弯管的结构示意图；

图5是本发明中预锻切边阶段三通的结构示意图；

图6是本发明中预锻切边阶段弯管的结构示意图；

图7是本发明中终锻阶段三通的结构示意图；

图8是本发明中终锻阶段弯管的结构示意图；

附图标记说明：1-工件外轮廓，2-残余飞边外轮廓，3-残留飞边余量。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1-8，本发明提供了一种钛合金航空三通弯管接头热锻成型方法，包括以下步骤：

步骤1：下料：根据预锻件重量，加上随形分布的飞边重量，得到初步下料重量；再结合钛合金变形量最大允许60%计算出直径的原材料；最后根据重量和原料直径，得出下料长度，使用圆盘锯或锯床进行下料；

步骤2：加热、顶锻（或弯曲）：将工件加热至(tβ-40)℃±10℃后，使用平锻机进行顶锻或弯曲；其目的是为了得到与预锻外形近似的材料分布，材料投影尽量覆盖预锻型腔，方便预锻成型，减小变形量（见图1和图2）；

步骤3：抛丸：使用抛丸机进行抛丸，抛丸时间30min；去除表面氧化皮和轻微表面不良，方便后工序目视抛修；

步骤4：检查缺陷及抛修：使用砂带和气动笔去除表面不良缺陷和边缘毛刺，保证预锻件表面质量；

步骤5：光饰：使用震动光饰机光饰表面，时间约1h，去除抛修残留的细微毛刺和不良，进一步保证锻件表面质量；

步骤6：喷涂：将工件加热到160℃-200℃后，表面喷涂玻璃-陶瓷防氧化涂层，厚度约0.04-0.06mm，防止工件加热后，表面α层增多，表面硬化，金属流动性降低，不易成型；

步骤7：加热、预锻：安装调整模具和设备后，开启电加热，模具加热至150℃-220℃，之后将工件加热至(tβ-40)℃±10℃后，使用电动螺旋压力机寸将工件锻压至工艺要求尺寸，冷却后手动喷砂检查工件是否有较大表面缺陷（见图3和图4）；预锻件留有30%-40%余量给终锻件成型；

步骤8：预锻切边：将工件放置在专用切边托块内，使用激光切边机进行预锻切边，飞边需留单边1.5mm-3mm，防止切边时激光太靠近本体，形成热区，且切边时的碳渣易附着在本体上，影响终锻（见图5和图6）；

步骤9：在预锻切边完成后，返回步骤3，重复操作步骤3-步骤6，对切边后的预锻进行抛丸、检查缺陷及抛修、光饰、喷涂等工艺；

步骤10：加热、终锻：安装调整模具和设备后，开启电加热，模具加热至150℃-220℃，之后将终锻件加热至(tβ-40)℃±10℃后，使用电动螺旋压力机将工件锻压至工艺要求尺寸，冷却后手动喷砂检查工件是否有较大表面缺陷（见图7和图8）；

步骤11：终锻切边：将工件放置在专用切边托块内，使用激光切边机进行切边，飞边需留单边1.5mm-2mm，防止切边时激光太靠近本体，形成热区，且切边时的碳渣易附着在本体上，影响成品外观：

本工艺的设计难点在于预锻件到终锻件的变形余量设计，需厚度方向要留有约30%-40%的变形余量，且预锻件要能够完全放入终锻模具型腔，否则会有折叠、裂纹的产生。在预锻件设计时，考虑使用典型截面的方法，预锻、终锻取相同位置截面，多次分段截取后，将变形余量加入，分别计算出截面积，并将截面设计为椭圆形，形成最终的预锻件模型。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：该工艺通过下料；加热、顶锻（或弯曲）；抛丸；检查缺陷及抛修；光饰；喷涂；加热、预锻；预锻切边；抛丸；检查缺陷及抛修；光饰；喷涂；加热、终锻；终锻切边等步骤分步渐进锻造成型工艺，合理计算各工步材料体积，减小各工步材料变形量，并在各成型工步前增加表面处理工艺，进一步降低折叠、裂纹的产生。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。