α相钛合金矩形环件各向同性的轧制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种α相钛合金矩形环件的乳制方法，特别是涉及了一种α相钛合金矩形环件各向同性的乳制方法。
【背景技术】
[0002]环形件乳制是目前生产高性能无缝环件最为有效的手段之一，在航空、航天等诸多领域获得广泛应用。对于矩形环件的生产多以径向乳制方式进行，环件与坯料采用等高设计，锥辊仅起到防止环件攀升和限制环件高度增加的作用，轴向的变形量较小，导致环件的径向力学性能与轴向力学性能相差较大。随着环乳技术的发展和进步，人们逐渐掌握了径/轴双向的乳制成形方式，该方式生产的矩形环件，其轴向力学性能得到了很大程度上的改善，但是，依然不能保证环件在各个方向的力学性能达到一致。其原因在于，径向进给与轴向进给均会使金属材料向环件的切线方向流动，在切线方向形成了锻造流线，从而使得切线方向的力学性能要远远好于径向和轴向的力学性能。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种α相钛合金矩形环件各向同性的乳制方法，通过改变乳制时材料的流动方向，使矩形环件各向力学性能保持一致，从而提高矩形环件的综合力学性能。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所述α相钛合金矩形环件各向同性的乳制方法，其技术方案包括以下步骤:
[0005]将按规格下料的α相钛合金棒材加热至锻造温度，经镦粗、冲孔、预乳后，制成高度为氏、厚度为Β:、外径为&的矩形环坯；
[0006]将所述矩形环坯装入环乳机上，芯辊从矩形环坯的中间穿过，驱动芯辊并带动矩形环坯向主辊靠近，再驱动锥辊靠近矩形环坯的另一边，上下锥辊将矩形环坯夹在中间；当矩形环坯放平后，驱动锥辊抬升h = 5mm?10mm，使矩形环坯发生倾斜；启动环乳机进行乳制，调整主棍的转速r = 1.0rad/s,以驱动力Fi= 310KN?341KN使芯棍以v j =
2.5mm/s的进给速度朝径向进给，径向进给的总量S:= B10/21^，以驱动力F2 =258KN?284KN使锥辊以v2= 1.5mm/s大小的进给速度朝轴向进给，轴向进给的总量S 2 =
10/21^，式中，为矩形环坯的厚度、B2为矩形环件的厚度、Η Λ矩形环坯的高度、Η2矩形环件的高度、1^矩形环坯的外径；当乳制过程进入稳定状态后，将锥辊逐步放下，并与工作台持平；当径向进给量与轴向进给量均达到目标后停止进给，矩形环件在环乳机的作用下转动，一段时间后停止，将矩形环件取出。
[0007]所述径向进给速度与轴向进给速度的关系如下:
[0008]S1/v1=S2/v2
[0009]式中，Si为径向进给的总量；
[0010]S2为轴向进给的总量；
[0011]^为径向进给速度；
[0012]v2为径向进给速度。
[0013]所述径向进给的驱动力匕满足如下关系:
[0014]Fi= α Χη0Χ σ XHXL!
[0015]式中，FiS径向进给的驱动力；
[0016]α为矩形环件展宽而导致的压力增大系数，取L 2?L 5 ;
[0017]η。为实时应力状态系数；
[0018]σ为材料的流动应力；
[0019]Η为矩形环坯的实时高度；
[0020]1^为芯辊与矩形环坯接触的实时弧长。
[0021]所述轴向进给的驱动力F2满足如下关系:
[0022]F2= β Χη0Χ σ XBXL2
[0023]式中，F2S轴向进给的驱动力；
[0024]β为矩形环件高度减小而导致的压力增大系数，取1.8?2.2 ;
[0025]η。为实时应力状态系数；
[0026]σ为材料的流动应力；
[0027]Β为矩形环坯的实时厚度；
[0028]匕为锥辊与矩形环坯接触的实时弧长。
[0029]所述α相钛合金为ΤΑ7合金。
[0030]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0031]本发明所述α相钛合金矩形环件各向同性的乳制方法，通过将锥辊抬升h =5mm?10mm，使矩形环件发生小量的倾斜，改变了乳制时金属材料的流动，使其在各个方向保持一致。
[0032]将主辊的转速设置为1.0rad/s，径向进给速度为2.5mm/s，轴向进给速度为
1.5mm/s，以及径向进给速度与轴向进给速度满足关系式S/v1: S 2/v2,是为了保证切线方向的材料流动速度与径向、轴向的材料流动速度一致。
[0033]径向进给的总量为S1= B及轴向进给的总量S 2 =
/2?，一方面使矩形环坯发生充分的塑性变形，提高力学性能；另一方面是为了补充锥辊抬高而引起的尺寸差异。
[0034]径向进给的驱动力F:满足关系式F a Xn QX σ XHXQ，向进给的驱动力？2满足关系式匕=β Χι^Χ σ XBXL2，使矩形环坯在径向、轴向发生塑性变形，同时防止因环坯倾斜而产生的上下串动。
[0035]采用上述方法制备的α相钛合金矩形环件，其组织均匀、性能较好，各向力学性能基本保持一致，以牌号为ΤΑ7的α相钛合金矩形环件为例:
[0036]经检测该合金矩形环件的径向室温拉伸性能，其抗拉强度为1136Mpa(大于使用要求的llOOMpa)，其抗拉强度为745MPa(大于设计使用要求的706.5MPa)，断后伸长率为7.0% (大于设计使用要求的5% )。
[0037]经检测该合金矩形环件的轴向室温拉伸性能，其抗拉强度为1132Mpa(大于使用要求的llOOMpa)，其抗拉强度为741MPa(大于设计使用要求的706.5MPa)，断后伸长率为6.8% (大于设计使用要求的5% )。
[0038]经检测该合金矩形环件的切向室温拉伸性能，其抗拉强度为1145Mpa(大于使用要求的llOOMpa)，其抗拉强度为752MPa(大于设计使用要求的706.5MPa)，断后伸长率为
7.3% (大于设计使用要求的5% )。
[0039]上述理化检测结果表明，改进后的乳制成形方法生产α相钛合金矩形环件，其各向力学性能基本相同且均符合要求。
【附图说明】
[0040]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0041]图1是本发明所述α相钛合金矩形环件各向同性乳制方法示意图。
【具体实施方式】
[0042]实施本发明所述的α相钛合金矩形环件各向同性的乳制方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手、环