專利名稱：Tc17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)形件的軋制成形方法，特別是涉及了 TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法。
背景技術：
隨著航空、航天、船舶、核能、燃氣輪機、風力發(fā)電等行業(yè)的訊速發(fā)展，對環(huán)形件的成形尺寸精度、組織及性能也提出了較高的要求，環(huán)形件軋制技術也隨之朝著近凈成形方向發(fā)展，軋制成形的環(huán)形件其截面形狀越來越復雜，軋制成形難度越來越大，而如何獲得沿零件外形分布的環(huán)形件是實現(xiàn)精密軋制成形的前提。2008年10月8日公開的中國發(fā)明專利說明書CN 101279345A公開了一種鈦合金異形環(huán)鍛件的輾軋成形方法，該方法把按規(guī)格下料的鈦合金棒料經鐓粗、沖孔、兩次軋環(huán)制取矩形異軋坯，再把矩形異軋坯裝進軋環(huán)機輾軋模具內輾軋成形為異形環(huán)鍛件，通過在連續(xù)兩次軋環(huán)制坯過程中采取小變形量成形的方式和在各工藝步驟中控制準確的變形量，軋制出了組織和性能良好的異形環(huán)鍛件。該方法由于采用矩形預軋坯直接輾軋成異形環(huán)形件，一般情況下只能輾軋成形簡單形狀的異形截面環(huán)形件；若采用該方法輾軋復雜形狀的異形截面環(huán)形件例如截面上既有凹槽面也有凸臺面的復雜異形截面TC17鈦合金環(huán)形件時，由于輾軋過程中矩形預軋坯在軋制孔型中的金屬流動復雜，矩形預軋坯與軋制孔型之間的作用界面情況復雜，輾軋過程具有明顯的非線性、時變、非穩(wěn)態(tài)特性，造成輾軋成形的異形截面環(huán)形件容易產生截面輪廓充不滿、外表面有折疊、端面有魚鱗狀等缺陷，從而影響終軋環(huán)形件的尺寸精度和組織性能，嚴重時還可導致環(huán)形件報廢，不利于實現(xiàn)異形截面環(huán)形件的精密輾軋成形。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種按預定體積流量反向變形的異形預軋坯來實現(xiàn)TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法，采用該方法能夠軋制出外形完整、尺寸精度高、組織和性能優(yōu)良并沿零件外形分布的TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件。為解決上述技術問題，本發(fā)明所述TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法，其工藝步驟如下:把按規(guī)格下料的TC17鈦合金棒料加熱到850°C 870°C的變形溫度后經鐓粗、沖孔和兩次小變形量環(huán)軋成矩形預軋坯:加熱所述矩形預軋坯到上述變形溫度后裝進軋環(huán)機使其縱向截面處于輾軋模具的預軋異形孔型內，所述預軋異形孔型由具有凹槽面的預軋內型模塊、具有上凹槽面和下凹槽面的預軋外型模塊及上端蓋和下端蓋圍成；啟動軋環(huán)機使芯輥和主輥以900KN 1800KN的軋制力在預軋異形孔型內輾軋矩形預軋還，矩形預軋還以8mm/s 13mm/s的速度沿徑向展寬,并在預軋內型模塊和預軋外型模塊的輾軋下沿與終軋異形截面環(huán)形件結構形狀相反的方向按預定的體積流量變形成異形預軋坯；所述異形預軋坯由第一預軋矩形環(huán)、第二預軋異形環(huán)、第三預軋矩形環(huán)、第四預軋異形環(huán)及第五預軋矩形環(huán)依次疊加組成；在異形預軋坯的內環(huán)面上具有預軋內凸臺面，在其外環(huán)面上具有預軋上凸臺面和預軋下凸臺面，所述預軋上凸臺面處于第二預軋異形環(huán)的外周面，所述預軋下凸臺面處于第四預軋異形環(huán)的外周面；在第二預軋異形環(huán)和第四預軋異形環(huán)之間具有預軋凹槽面，并且所述第一預軋矩形環(huán)與第五預軋矩形環(huán)形狀和尺寸完全相同、所述第二預軋異形環(huán)與第四預軋異形環(huán)形狀和尺寸完全相同；把軋環(huán)機芯輥模的預軋內型模塊更換為終軋內型模塊，所述終軋內型模塊的外周面具有外凸臺面；把主輥模的預軋外型模塊更換為終軋外型模塊，所述終軋外型模塊的外周面上具有上凸臺面和下凸臺面；所述終軋內型模塊、終軋外型模塊的外周面與所述上端蓋、下端蓋圍成終軋異形孔型；把異形預軋坯在鍛造加熱爐內加熱到850°C 870°C的變形溫度后裝進軋環(huán)機使其縱向截面處于終軋異形孔型內，使終軋內型模塊的外凸臺面與異形預軋坯的預軋內凸臺面相對應，終軋外型模塊的上凸臺面與異形預軋坯的預軋上凸臺面相對應，終軋外型模塊的下凸臺面與異形預軋坯的預軋下凸臺面相對應；啟動軋環(huán)機以585KN 995KN的軋制力對異形預軋坯進行軋制，所述異形預軋坯在終軋異形孔型內，其內環(huán)面上的預軋內凸臺面及其外環(huán)面上的預軋上凸臺面、預軋下凸臺面首先受到來自終軋內型模塊的外凸臺面及終軋外型模塊的上凸臺面、下凸臺面的軋制，異形預軋坯在異形孔型內以2mm/s 7mm/s的速度沿徑向展寬，其內金屬流動從第二預軋異形環(huán)向第一預軋矩形環(huán)和第三預軋矩形環(huán)流動，同時從第四預軋異形環(huán)向第三預軋矩形環(huán)和第五預軋矩形環(huán)方向流動；當第二預軋異形環(huán)內的金屬流到第一預軋矩形環(huán)和第三預軋矩形環(huán)內的金屬體積分別為預定的流量體積Vtl，并且當第四預軋異形環(huán)內的金屬流到第三預軋矩形環(huán)和第五預軋矩形環(huán)內的金屬體積分別為預定的流量體積Vtl時，異形預軋坯在終軋異形孔型內被輾軋成復雜的異形截面環(huán)形件；所述異形截面環(huán)形件由第一終軋異形環(huán)、第二終軋矩形環(huán)、第三終軋異形環(huán)、第四終軋矩形環(huán)及第五終軋異形環(huán)依次疊加組成，所述第三終軋異形環(huán)的外環(huán)面具有終軋外凸臺面，在所述第一終軋異形環(huán)與第三終軋異形環(huán)之間具有終軋上凹槽面，在所述第三終軋異形環(huán)與第五終軋異形環(huán)之間具有終軋下凹槽面，在所述異形截面環(huán)形件的內環(huán)面上具有終軋內凹槽面，并且所述第一終軋異形環(huán)與第五終軋異形環(huán)的形狀和尺寸完全相同、所述第二終軋矩形環(huán)與第四終軋矩形環(huán)的形狀和尺寸完全相同。所述異形預軋坯與所述異形截面環(huán)形件之間的體積關系按下列公式計算:V01=V1 — V0 ; V02=V2 + 2V0 ; V03=V3 — 2V0 ; V04=V4 + 2V0 ; V05=V5 — V0 ；式中:V01—第一預軋矩形環(huán)對應的環(huán)形體積；V02—第二預軋異形環(huán)對應的環(huán)形體積；V03—第三預軋矩形環(huán)對應的環(huán)形體積；V04—第四預軋異形環(huán)對應的環(huán)形體積；V05—第五預軋矩形環(huán)對應的環(huán)形體積；V1—第一終軋異形環(huán)對應的環(huán)形體積；V2—第二終軋矩形環(huán)對應的環(huán)形體積；
V3—第三終軋異形環(huán)對應的環(huán)形體積；V4—第四終軋矩形環(huán)對應的環(huán)形體積；V5—第五終軋異形環(huán)對應的環(huán)形體積；V0——從第二預軋異形環(huán)內流到第一預軋矩形環(huán)內的預定金屬流量體積；等于從第二預軋異形環(huán)內流到第三預軋矩形環(huán)內的預定金屬流量體積；等于從第四預軋異形環(huán)內流到第三預軋矩形環(huán)內的預定金屬流量體積；等于從第四預軋異形環(huán)內流到第五預軋矩形環(huán)內的預定金屬流量體積。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明先把制取的TC17鈦合金矩形預軋坯在預軋異形孔型內由預軋內型模塊和預軋外型模塊輾軋成與終軋異形截面環(huán)形件結構形狀相反的異形預軋坯，再把異形預軋坯在終軋異形孔型內由終軋內型模塊和終軋外型模塊輾軋成異形截面環(huán)形件；輾軋時，所述異形預軋坯在終軋異形孔型內，其內環(huán)面上的預軋內凸臺面及其外環(huán)面上的預軋上、下凸臺面首先受到來自終軋內型模塊的外凸臺面及終軋外型模塊的上、下凸臺面的軋制，異形預軋坯沿徑向展寬其內部金屬從較多的地方向較少的地方流動，通過設計計算和軋環(huán)機的精確控制，使異形預軋坯第二預軋異形環(huán)內的金屬流到第一預軋矩形環(huán)和第三預軋矩形環(huán)內的金屬體積分別為預定的流量體積，第四預軋異形環(huán)內的金屬流到第三預軋矩形環(huán)和第五預軋矩形環(huán)內的金屬體積分別為預定的流量體積；由于異形預軋坯在異形孔型內輾軋成異形截面環(huán)形件時其體積是不變的，通過引導金屬流向簡化了異形預軋坯與軋制孔型之間的作用界面關系，增加了輾軋過程的穩(wěn)定性，獲得了沿零件外形呈完整流線分布的復雜異形截面環(huán)形件，克服輾軋過程中易出現(xiàn)截面輪廓充不滿、外表面有折疊、端面有魚鱗狀等缺陷，實現(xiàn)了 TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的精密輾軋成形。本發(fā)明在制異形預軋坯時采用較大的軋制力和較高的展寬速度，有利于矩形預軋坯快速成形為異形預軋坯，提高生產效率，而不會對終軋異形截面環(huán)形件的尺寸精度和組織性能產生任何影響；在輾軋成形異形截面環(huán)形件時采用較小的軋制力和較低的展寬速度，有利于控制異形預軋坯內的金屬流動速度和流動方向，使異形截面環(huán)形件的輪廓能夠充滿、避免產生折疊、魚鱗狀等缺陷，并獲得均勻、致密的內部組織。經檢測該鈦合金異形截面環(huán)形件的尺寸精度，達到了相應尺寸的3%。(千分之三)。經檢測該鈦合金異形截面環(huán)形件的室溫拉伸性能，其抗拉強度為1140MPa(大于使用要求的1120MPa)，其伸長率為0.2%時的屈服強度為1080MPa(大于使用要求的1030MPa)，斷后伸長率為14% (大于使用要求的5%)，斷面收縮率為24.5% (大于使用要求的10%)，布氏硬度為368 (實測)，斷裂韌性為66.2 MPa.m1/2 (大于使用要求的54.9 MPa.m1/2)。經檢測該鈦合金異形截面環(huán)形件的低周疲勞性能，試驗溫度為19.6°C，最大應變?yōu)?.0093mm/mm，應變比1.00，循環(huán)次數11010周(大于使用要求的11000周)，未斷。經檢測該鈦合金異形截面環(huán)形件的高周疲勞性能，試驗頻率135Hz，最大應力630Mpa，循環(huán)次數為1.135 X IO6 (實測)。經檢測該鈦合金異形截面環(huán)形件的金相組織，其內部組織較為均勻、致密，達到了使用要求。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是TC17鈦合金矩形預軋坯的制坯工藝流程圖。圖2是TC17鈦合金矩形預軋坯裝進輾軋模具的結構圖。圖3是圖2所示的矩形預 軋坯輾軋工藝過程的俯視方向示意圖。圖4是輾軋成形的TC17鈦合金異形預軋坯沿其中心線的縱剖面圖。圖5是輾軋成形的TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件沿其中心線的縱剖面圖。圖6是圖4所示的異形預軋坯與圖5所示的復雜異形截面環(huán)形件沿其中心線的縱剖面對比圖。圖7是TC17鈦合金異形預軋坯的縱向截面裝進終軋異形孔型內的結構圖。圖8是TC17鈦合金異形預軋坯的縱向截面在終軋異形孔型內被輾軋時的金屬流動方向示意圖。
具體實施例方式實施本發(fā)明所述的TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法需要提供鍛造加熱爐、壓力機、軋環(huán)機、機械手等設備。下面詳細說明該方法的具體實施方式
:現(xiàn)有技術中給出的TC17鈦合金的主要化學元素含量(重量百分比)為:含Al量4.50% 5.50%、含 Sn 量 1.60% 2.40%、含 Zr 量 1.60% 2.40%、含 Mo 量 3.50% 4.50%、含Cr 量 3.50% 4.50%、含 Fe 量彡 0.30%、含 C 量彡 0.05%、含 N量彡 0.05%、含 H量彡 0.0125%、含O量< 0.13%，余量為Ti。該鈦合金從棒料到生產出合格的復雜異形截面環(huán)形件的工藝步驟如下:步驟1:矩形預軋坯的制坯。現(xiàn)有技術中給出的矩形預軋坯的制坯如圖1所示，把按規(guī)格下料的TC17鈦合金棒料I在鍛造加熱爐內加熱到850°C 870°C的變形溫度，經鐓粗、沖孔和兩次小變形量環(huán)軋成矩形預軋坯10。步驟2:異形預軋坯的制坯。現(xiàn)有技術中給出的帶有主輥模和芯輥模的軋環(huán)機如圖2所示，所述芯輥模由預軋內型模塊16、芯套21、壓環(huán)22通過螺母23和芯輥鍵24固定在芯輥12上；所述主輥模由下端蓋19、預軋外型模塊17、上端蓋18通過主輥套20和主輥鍵25固定在主輥13上，所述預軋內型模塊16和預軋外型模塊17的外周面與所述上、下端蓋18和19圍成預軋異形孔型
11。本發(fā)明中所述預軋內型模塊16的外周面具有凹槽面Ietl，所述預軋外型模塊17的外周面具有上凹槽面H1和下凹槽面172。制坯時，先把矩形預軋坯10在鍛造加熱爐內加熱到850°C 870°C的變形溫度后裝進由主輥模和芯輥模組成的輾軋模具，如圖2所示，把該矩形預軋坯10用機械手套裝進芯輥模使其圍住預軋內型模塊16并平放在軋環(huán)機的底盤上(圖中未示出);啟動軋環(huán)機使其主輥13按圖2所示方向旋轉，然后使芯輥12向主輥13方向平移靠近主輥13后芯輥模與主輥模合模，矩形預軋坯10的縱向截面處于預軋異形孔型11內；同時由軋環(huán)機驅動上、下錐輥14和15按圖2所示方向轉動并準備夾持住矩形預軋坯10的上、下端面，使軋環(huán)機的兩個抱輥26 (如圖3所示)扶持住矩形預軋坯10的外環(huán)周面；主輥13驅動矩形預軋坯10、芯輥12和兩個抱輥26按圖2和圖3所示的方向轉動，這時轉動的上、下錐棍14和15夾持住轉動的矩形預軋還10的上、下端面與其一起轉動；芯輥12沿徑向朝主輥13方向作進給運動使芯輥12和主輥13以900KN 1800KN的軋制力在其預軋異形孔型11內輾軋矩形預軋還10,矩形預軋還10以8mm/s 13mm/s的速度沿徑向展寬，并在具有凹槽面Wtl的預軋內型模塊16和具有上凹槽面H1、下凹槽面17 2的預軋外型模塊17的輾軋下沿與終軋異形截面環(huán)形件結構形狀相反的方向變形。其壁厚逐漸減小，上、下錐輥14和15以及兩個抱輥26隨著矩形預軋坯10的徑向展寬而外移；矩形預軋坯10在預軋異形孔型11內被輾軋產生連續(xù)局部塑性變形，最后矩形預軋坯10在預軋異形孔型11內按預定的體積流量變形后成為與終軋異形截面環(huán)形件40(如圖5所示)結構形狀完全相反的異形預軋坯30，所有轉動部件停止后移開主輥13、錐輥14和15、兩個抱輥26以及壓在芯輥12頂部的軋環(huán)機懸臂，從芯輥頂部取出異形預軋坯30。軋制成形的異形預軋坯30的 縱截面形狀如圖4所示，所述異形預軋坯30由第一預軋矩形環(huán)Stll、第二預軋異形環(huán)Stl2、第三預軋矩形環(huán)Stl3、第四預軋異形環(huán)Stl4及第五預軋矩形環(huán)S05依次疊加組成；在異形預軋坯30的內環(huán)面上具有預軋內凸臺面30°，在其外環(huán)面上具有預軋上凸臺面301和預軋下凸臺面302，所述預軋上凸臺面301處于第二預軋異形環(huán)S02的外周面，所述預軋下凸臺面302處于第四預軋異形環(huán)Stl4的外周面；在第二預軋異形環(huán)S02和第四預軋異形環(huán)Stl4之間具有預軋凹槽面303，并且所述第一預軋矩形環(huán)Stll與第五預軋矩形環(huán)S05形狀和尺寸完全相同、所述第二預軋異形環(huán)Stl2與第四預軋異形環(huán)Stl4形狀和尺寸完全相同，為清楚起見，上述環(huán)SciPSm、Sc^ Stl4及Stl5之間用雙點劃線101、102、103及104進行了分隔。圖5示出了最終需要輾軋成形的異形截面環(huán)形件40的縱截面剖面結構，所述異形截面環(huán)形件40由第一終軋異形環(huán)S1、第二終軋矩形環(huán)S2、第三終軋異形環(huán)S3、第四終軋矩形環(huán)S4及第五終軋異形環(huán)S5依次疊加組成，所述第三終軋異形環(huán)S3的外環(huán)面具有終軋外凸臺面403，在所述第一終軋異形環(huán)S1與第三終軋異形環(huán)S3之間具有終軋上凹槽面401，在所述第三終軋異形環(huán)S3與第五終軋異形環(huán)S5之間具有終軋下凹槽面402，在異形截面環(huán)形件40的內環(huán)面上具有終軋內凹槽面40°，并且所述第一終軋異形環(huán)S1與第五終軋異形環(huán)S5的形狀和尺寸完全相同、所述第二終軋矩形環(huán)S2與第四終軋矩形環(huán)S4的形狀和尺寸完全相同。為清楚起見，上述環(huán)S1、S2、S3、S4&S5之間也用雙點劃線101、102、103及104進行了分隔。圖6示出了異形預軋坯30與異形截面環(huán)形件40的縱截面對比圖，從圖6中可以看出，上述異形預軋坯30的環(huán)Stll、S02, S03> S04, S05及異形截面環(huán)形件40的環(huán)Sp S2, S3、S4、S5是能夠同時用雙點劃線101、102、103、104分隔的。異形預軋坯30與異形截面環(huán)形件40的各環(huán)之間的體積關系按下列公式計算:V01=V1 — V0 -,V02=V2 + 2V0 -,V03=V3 — 2V0 -,V04=V4 + 2V0 -,V05=V5 — V0。式中:V01—第一預軋矩形環(huán)Stll對應的環(huán)形體積；V02—第二預軋異形環(huán)Stl2對應的環(huán)形體積；V03—第三預軋矩形環(huán)Stl3對應的環(huán)形體積；V04—第四預軋異形環(huán)Stl4對應的環(huán)形體積；V05—第五預軋矩形環(huán)Stl5對應的環(huán)形體積；V1—第一終軋異形環(huán)S1對應的環(huán)形體積；
V2—第二終軋矩形環(huán)S2對應的環(huán)形體積；V3—第三終軋異形環(huán)S3對應的環(huán)形體積；V4—第四終軋矩形環(huán)S4對應的環(huán)形體積；V5—第五終軋異形環(huán)S5對應的環(huán)形體積；V0——從第二預軋異形環(huán)Stl2 內流到第一預軋矩形環(huán)Stll內的預定金屬流量體積；等于從第二預軋異形環(huán)Stl2內流到第三預軋矩形環(huán)Stl3內的預定金屬流量體積；等于從第四預軋異形環(huán)Stl4內流到第三預軋矩形環(huán)Stl3內的預定金屬流量體積；等于從第四預軋異形環(huán)S04內流到第五預軋矩形環(huán)S05內的預定金屬流量體積。并且，從上述第一預軋矩形環(huán)Stll與第五預軋矩形環(huán)Stl5形狀和尺寸完全相同，第二預軋異形環(huán)Stl2與第四預軋異形環(huán)Stl4形狀和尺寸完全相同，可知=Vtll= V05, V02=V04 ;從上述第一終軋異形環(huán)S1與第五終軋異形環(huán)S5的形狀和尺寸完全相同，第二終軋矩形環(huán)S2與第四終軋矩形環(huán)S4的形狀和尺寸完全相同，可知=V1= v5、v2=v4。步驟3:異形截面環(huán)形件的輾軋成形。如圖7所示，把軋環(huán)機芯輥模的預軋內型模塊16更換為終軋內型模塊16'，所述終軋內型模塊16'的外周面具有外凸臺面16° ;把主輥模的預軋外型模塊17更換為終軋外型模塊17'，所述終軋外型模塊17'的外周面上具有上凸臺面171和下凸臺面172;所述終軋內型模塊16'、終軋外型模塊17'的外周面與所述上端蓋18、下端蓋19圍成終軋異形孔型 11'。把異形預軋坯30在鍛造加熱爐內加熱到850°C 870°C的變形溫度后按步驟2所述的方法裝進軋環(huán)機使其縱向截面處于終軋異形孔型11'內，使終軋內型模塊16'的外凸臺面16°與異形預軋坯30的預軋內凸臺面30°相對應，終軋外型模塊17'的上凸臺面171與異形預軋坯30的預軋上凸臺面301相對應，終軋外型模塊17'的下凸臺面172與異形預軋坯30的預軋下凸臺面302相對應。按步驟2所述的方法啟動軋環(huán)機以585KN 995KN的軋制力對異形預軋坯30進行軋制，如圖8所示，所述異形預軋坯30在終軋異形孔型11'內，其內環(huán)面上的預軋內凸臺面30°及其外環(huán)面上的預軋上凸臺面301、預軋下凸臺面302首先受到來自終軋內型模塊16'的外凸臺面16°及終軋外型模塊17'的上凸臺面171、下凸臺面172的軋制(圖8中F表示軋制力)，異形預軋還30在異形孔型11'內以2mm/s 7mm/s的速度沿徑向展寬,并從金屬較多的地方向較少的地方流動，即異形預軋坯30內的金屬從第二預軋異形環(huán)Stl2向第一預軋矩形環(huán)Stll和第三預軋矩形環(huán)Stl3流動，同時從第四預軋異形環(huán)Stl4向第三預軋矩形環(huán)S03和第五預軋矩形環(huán)S05方向流動；軋制過程中，通過設計計算和軋環(huán)機的精確控制，當第二預軋異形環(huán)Stl2內的金屬流到第一預軋矩形環(huán)Stll和第三預軋矩形環(huán)Stl3內的金屬體積分別為預定的流量體積Vtl,并且當第四預軋異形環(huán)Stl4內的金屬流到第三預軋矩形環(huán)Stl3和第五預軋矩形環(huán)Sci5內的金屬體積分別為預定的流量體積Vci時，即:當V1= V01 + V0^V2= V02 —2V0,V3= V03 + 2Vq、V4= V04 - 2Vq、V5= V05 + V0時，異形預軋坯30在終軋異形孔型11'內被輾軋成復雜的異形截面環(huán)形件40。在上述步驟I 3中，該鈦合金的終鍛或終軋溫度不小于850°C。經檢測，采用上述方法輾軋成形的TC17鈦合金異形截面環(huán)形件40，其形狀沿零件外形分布，并具有較高的尺寸精度和優(yōu)良的內部組織及性能，完全滿足了該鈦合金環(huán)形件的使用要求。
權利要求
1.一種TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法，包括把按規(guī)格下料的TC17鈦合金棒料(I)加熱到850°C 870°C的變形溫度后經鐓粗、沖孔和兩次小變形量環(huán)軋成矩形預軋坯(10)的步驟，其特征在于，該方法還包括以下步驟: 加熱所述矩形預軋坯(10)到上述變形溫度后裝進軋環(huán)機使其縱向截面處于輾軋模具的預軋異形孔型(11)內，所述預軋異形孔型(11)由具有凹槽面(Ietl)的預軋內型模塊(16)、具有上凹槽面(H1)和下凹槽面(172)的預軋外型模塊(17)及上端蓋(18)和下端蓋(19)圍成； 啟動軋環(huán)機使芯輥(12)和主輥(13)以900KN 1800KN的軋制力在預軋異形孔型(11)內輾軋矩形預軋還(10),矩形預軋還(10)以8mm/s 13mm/s的速度沿徑向展寬,并在預軋內型模塊(16)和預軋外型模塊(17)的輾軋下沿與終軋異形截面環(huán)形件(40)結構形狀相反的方向按預定的體積流量變形成異形預軋坯(30);所述異形預軋坯(30)由第一預軋矩形環(huán)(Stll)、第二預軋異形環(huán)(S。、第三預軋矩形環(huán)(\3)、第四預軋異形環(huán)(Stl4)及第五預軋矩形環(huán)(Stl5)依次疊加組成；在異形預軋坯(30)的內環(huán)面上具有預軋內凸臺面(30°)，在其外環(huán)面上具有預軋上凸臺面(301)和預軋下凸臺面(302)，所述預軋上凸臺面(301)處于第二預軋異形環(huán)(Stl2)的外周面，所述預軋下凸臺面(302)處于第四預軋異形環(huán)(Stl4)的外周面；在第二預軋異形環(huán)(Stl2)和第四預軋異形環(huán)(Stl4)之間具有預軋凹槽面(303)，并且所述第一預軋矩形環(huán)(Stll)與第五預軋矩形環(huán)(Stl5)形狀和尺寸完全相同、所述第二預軋異形環(huán)(Stl2)與第四預軋異形環(huán)(Stl4)形狀和尺寸完全相同； 把軋環(huán)機芯輥模的預軋內型模塊(16)更換為終軋內型模塊(16')，所述終軋內型模塊(16,)的外周面具有外凸臺面(16°);把主輥模的預軋外型模塊(17)更換為終軋外型模塊(17')，所述終軋外型模塊(17')的外周面上具有上凸臺面(171)和下凸臺面(172);所述終軋內型模塊(16')、終軋外型模塊(17')的外周面與所述上端蓋(18)、下端蓋(19)圍成終軋異形孔型(1P ); 把異形預軋坯(30)在鍛造加熱爐內加熱到850°C 870°C的變形溫度后裝進軋環(huán)機使其縱向截面處于終軋異形孔型(1P )內，使終軋內型模塊(16')的外凸臺面(16°)與異形預軋坯(30)的預軋內凸臺面(30°)相對應，終軋外型模塊(17')的上凸臺面(171)與異形預軋坯(30)的預軋上凸臺面(301)相對應，終軋外型模塊(17')的下凸臺面(172)與異形預軋坯(30)的預軋下凸臺面(302)相對應；啟動軋環(huán)機以585KN 995KN的軋制力對異形預軋坯(30)進行軋制，所述異形預軋坯(30)在終軋異形孔型(11')內，其內環(huán)面上的預軋內凸臺面(30°)及其外環(huán)面上的預軋上凸臺面(301)、預軋下凸臺面(302)首先受到來自終軋內型模塊(16')的外凸臺面(16°)及終軋外型模塊(17')的上凸臺面(171)、下凸臺面(172)的軋制，異形預軋坯(30)在異形孔型(11')內以2mm/s 7mm/s的速度沿徑向展寬,其內金屬流動從第二預軋異形環(huán)(Stl2)向第一預軋矩形環(huán)(S01)和第三預軋矩形環(huán)(S03)流動，同時從第四預軋異形環(huán)(S04)向第三預軋矩形環(huán)(Stl3)和第五預軋矩形環(huán)(Stl5)方向流動；當第二預軋異形環(huán)(Stl2)內的金屬流到第一預軋矩形環(huán)(Stll)和第三預軋矩形環(huán)(Stl3)內的金屬體積分別為預定的流量體積Vtl，并且當第四預軋異形環(huán)(Stl4)內的金屬流到第三預軋矩形環(huán)(Stl3)和第五預軋矩形環(huán)(Stl5)內的金屬體積分別為預定的流量體積Vtl時，異形預軋坯(30)在終軋異形孔型(11')內被輾軋成復雜的異形截面環(huán)形件(40);所述異形截面環(huán)形件(40)由第一終軋異形環(huán)(S1X第二終軋矩形環(huán)(S2)、第三終軋異形環(huán)(S3)、第四終軋矩形環(huán)(S4)及第五終軋異形環(huán)(S5)依次疊加組成，所述第三終軋異形環(huán)(S3)的外環(huán)面具有終軋外凸臺面(403)，在所述第一終軋異形環(huán)(S1)與第三終軋異形環(huán)(S3)之間具有終軋上凹槽面(401)，在所述第三終軋異形環(huán)(S3)與第五終軋異形環(huán)(S5)之間具有終軋下凹槽面(402)，在所述異形截面環(huán)形件(40)的內環(huán)面上具有終軋內凹槽面(40°)，并且所述第一終軋異形環(huán)(S1)與第五終軋異形環(huán)(S5)的形狀和尺寸完全相同、所述第二終軋矩形環(huán)(S2)與第四終軋矩形環(huán)(S4)的形狀和尺寸完全相同。
2.根據權利要求1所述TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法，其特征在于:所述異形預軋坯(30)與所述異形截面環(huán)形件(40)之間的體積關系按下列公式計算:V01=V1 - V0 ；V02=V2 + 2V0 ；V03=V3 - 2V0 ；V04=V4 + 2V0 ；V05=V5 — V0 ； 式中: V01—第一預軋矩形環(huán)(Stll )對應的環(huán)形體積； V02—第二預軋異形環(huán)(Stl2)對應的環(huán)形體積； V03—第三預軋矩形環(huán)(Stl3)對應的環(huán)形體積； V04—第四預軋異形環(huán)(Stl4)對應的環(huán)形體積； V05—第五預軋矩形環(huán)(Stl5)對應的環(huán)形體積； V1—第一終軋異形環(huán)(S1)對應的環(huán)形體積； V2—第二終軋矩形環(huán)(S2)對應的環(huán)形體積； V3—第三終軋異形環(huán)(S3)對應的環(huán)形體積； V4—第四終軋矩形環(huán)(S4)對應的環(huán)形體積； V5—第五終軋異形環(huán)(S5)對應的環(huán)形體積； V0—從第二預軋異形環(huán)(Stl2)內流到第一預軋矩形環(huán)(Stll)內的預定金屬流量體積；等于從第二預軋異形環(huán)(Stl2)內流到第三預軋矩形環(huán)(Stl3)內的預定金屬流量體積；等于從第四預軋異形環(huán)(Stl4)內流到第三預軋矩形環(huán)(Stl3)內的預定金屬流量體積；等于從第四預軋異形環(huán)(Stl4)內流到第五預軋矩形環(huán)(Stl5)內的預定金屬流量體積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TC17鈦合金復雜異形截面環(huán)形件的輾軋成形方法，為軋制出外形完整、尺寸精度高、組織和性能優(yōu)良并沿零件外形分布的復雜異形截面環(huán)形件，其技術方案為把按規(guī)格下料的TC17鈦合金棒料加熱后經鐓粗、沖孔和兩次小變形量環(huán)軋成矩形預軋坯；把矩形預軋坯加熱后在預軋異形孔型內由預軋內型模塊和預軋外型模塊輾軋成與終軋異形截面環(huán)形件結構形狀相反的異形預軋坯；把異形預軋坯加熱后在終軋異形孔型內由終軋內型模塊和終軋外型模塊輾軋成異形截面環(huán)形件，輾軋時，所述異形預軋坯在終軋異形孔型內沿徑向展寬其內部金屬按預定的體積流量從較多的地方向較少的地方流動。該環(huán)形件主要用于航空航天等領域使用的筒形殼體等回轉體零部件。
文檔編號B21H1/06GK103100623SQ201210537298
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2012年12月12日
發(fā)明者宋捷, 羅鴻飛, 劉朝輝, 吳永安, 孫傳華, 張軍博, 張園園 申請人:貴州航宇科技發(fā)展股份有限公司