一种大直径超长超薄钛合金壳体的制备加工方法技术

本发明专利技术涉及一种大直径超长超薄钛合金壳体的制备加工方法，属于有色金属加工领域。将钛合金锻棒预制冲孔制备出带底筒体或不带底筒体，采用反挤压成形制备挤压筒体；机加工得到尺寸和尺寸精度满足要求的钛合金旋压坯料；经多道次旋压加工，利用冷加工和大变形改善钛合金筒体的组织，得到钛合金半成品筒体；进行中间退火热处理；进行多道次的成品精密旋压加工，获得符合尺寸要求的钛合金成品壳体；进行成品退火处理，获得力学性能和微观组织符合要求的大直径超长超薄钛合金壳体。本发明专利技术方法可以生产出质量更高性能更优的大直径超长超薄钛合金壳体，而且能大大提高薄壁壳体的成品率。

Preparation and processing method of large diameter ultra long ultra-thin titanium alloy shell

The invention relates to a preparation method of a large diameter ultra long ultra-thin titanium alloy shell, which belongs to the field of non-ferrous metal processing. The alloy prepared with pre punching bottom cylinder or without the bottom of the cylinder, the anti extrusion preparation of extrusion cylinder; machining size and size precision can meet the requirements of the spinning of titanium alloy billets; the multi pass spinning process, titanium alloy can improve the body with cold processing and large deformation the organization, get titanium alloy semi-finished cylinder; intermediate annealing; precision finished spinning pass, get in line with the size of titanium alloy shell requirements; final annealing, obtain the microstructure and mechanical properties of titanium alloy with large diameter and long thin shell requirements. The method of the invention can produce a large diameter ultra long ultra-thin titanium alloy shell with higher quality and better performance, and can greatly improve the yield of the thin-wall shell.

【技术实现步骤摘要】
一种大直径超长超薄钛合金壳体的制备加工方法
本专利技术涉及一种大直径超长超薄钛合金壳体的制备加工方法，属于有色金属加工领域。
技术介绍
钛合金壳体具有优异的综合性能，其密度小，比强度高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，抗蚀性能优异，焊接性能良好等，因此在航空、航天、汽车、造船、能源等行业具有日益广泛的应用前景。钛合金在由坯料到壳体成品的过程中，加工方法主要为旋压和轧制。轧制所提供的应力状态适合金属筒体的塑性变形，可以生产强度高，而塑性较差的钛合金的无缝管，轧制得到的筒体表面质量和精度高，在轧制过程中，外径减缩率可分别达到40％，得到较好的成形效果，得到较高的加工率，但适合小直径管材的生产，难以加工大直径超长超薄壳体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大直径超长超薄钛合金壳体制备加工技术方法，属于有色金属加工
在航天航空等领域有很好的应用前景。一种大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，其工艺包括以下步骤：(1)根据成品壳体的规格，选择钛合金锻棒，将钛合金锻棒预制冲孔制备出带底筒体或不带底筒体，采用反挤压成形制备出挤压筒体；(2)将步骤(1)得到的挤压筒体进行机加工，得到尺寸和尺寸精度满足要求的钛合金旋压坯料；(3)将步骤(2)机加工得到的钛合金旋压坯料进行多道次强力旋压加工，利用冷加工和大变形改善钛合金筒体的组织，得到钛合金半成品筒体；(4)将步骤(3)获得的钛合金半成品筒体进行中间退火热处理；(5)将步骤(4)获得的退火的钛合金半成品筒体在旋压机进行多道次的成品精密旋压加工，获得符合尺寸要求的钛合金成品壳体；(6)将步骤(5)获得的尺寸符合要求的钛合金成品壳体进行成品退火处理，获得力学性能和微观组织符合要求的大直径超长超薄钛合金壳体。进一步地，步骤(3)和步骤(4)可反复交替进行，获得已退火的钛合金半成品筒体。上述制备加工方法中，所述钛合金壳体包含不带底筒形壳体、带底筒形壳体、不带底异形壳体以及带底异形壳体。所述钛合金旋压坯料的直径为200～600mm，厚度为7～12mm；制备半成品筒体时进行多道次变薄旋压，道次减薄率为10～45％，进给比为0.5～2.5mm/r，多道次旋压后获得厚度在1.5～3mm的半成品筒体，并获得大变形组织。所述旋压制备的半成品筒体在600～850℃下，真空条件下保温1～1.5h，进行中间退火软化处理。将退火的半成品筒体进行成品精密旋压，成品壳体精密旋压道次减薄率为10～45％，进给比为0.5～2.0mm/r，获得符合尺寸要求的高质量的成品筒体。所述旋压后的大直径超长超薄钛合金壳体进行成品真空退火处理，退火温度为650℃～850℃，时间为0.5～1.5h。所述大直径超长超薄成品壳体直径在200mm～600mm，长度在2～5m，厚度在0.5mm～2mm之间。本专利技术的有益效果：1、采用反挤压变形，挤压力小，能耗低，可进行大变形程度的钛合金挤压变形；2、反挤压成形制备的坯料实现组织均匀化和晶粒细化，具有良好的成形性能；3、采用旋压成形技术，通过道次减薄率、进给比以及中间热处理的协调配合，实现了旋压过程中材料流动稳定性和变形均匀性的有效控制，避免了开裂、鼓包及扩径等缺陷的产生；4、制备过程成形工艺简单，工序少。采用本方法制备加工的大直径超长超薄钛合金壳体，工艺流程短，质量稳定可靠，可获得细小均匀组织、力学性能以及综合性能满足要求的大直径超长超薄钛合金壳体，而且能大大提高壳体的成品率，产品航空、航天、汽车、造船、能源等行业，具有日益广泛的应用前景和一定的有经济效益。附图说明图1为本专利技术工艺流程图；图2为实施例1大直径无缝TA1钛合金不带底筒形壳体；图3为实施例2大直径无缝TA3钛合金带底筒形壳体；图4为实施例3大直径无缝TB2钛合金不带底异形壳体；图5为实施例4大直径无缝TC4钛合金带底异形壳体。具体实施方式本专利技术提供一种大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，下面结合附图对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术工艺流程包括锻造棒材，冲孔预制带底筒体或不带底筒体，反挤压成形，旋压坯料制备，精密旋压成形，成品退火。(1)锻造棒材、冲孔预制带底筒体或不带底筒体和反挤压成形：根据成品壳体的规格，选择适当的长度、外径的钛合金锻棒，锻棒加热后，将钛合金锻棒预制冲孔制备出带底筒体(或不带底筒体)，外径为200～600mm；采用反挤压成形制备出挤压筒体；筒体可为规则的圆柱形筒体或异形壳体。(2)旋压坯料制备：将步骤(1)挤压筒体经过机加工后得到尺寸和尺寸精度满足要求的钛合金旋压坯料，直径为200～600mm，厚度为7～12mm。(3)将步骤(2)机加工得到的旋压坯料进行多道次强力旋压加工，利用冷加工和大变形改善钛合金筒体的组织，道次减薄率为10～45％，进给比为0.5～2.5mm/r，得到钛合金半成品筒体。(4)将步骤(3)获得的钛合金旋压半成品筒体进行中间热处理退火，退火温度为600～850℃下，真空炉中保温1～1.5h，进行退火软化处理。(5)将步骤(3)和(4)反复交替进行，多道次旋压后获得厚度在1.5～3mm的钛合金半成品筒体，并获得大变形组织。(6)精密旋压成形：将步骤(5)获得的退火的钛合金半成品筒体在旋压机进行多道次的成品精密旋压加工，旋压道次减薄率为10～45％，进给比为0.5～2.0mm/r，获得符合尺寸和尺寸精度满足要求的高质量的钛合金成品壳体，直径在200mm～600mm，长度在2～5m，厚度在0.5mm～2mm之间。(7)成品退火：将步骤(6)获得的尺寸符合要求的钛合金成品壳体进行成品退火处理，退火温度为650℃～850℃，时间为0.5～1.5h，获得力学性能和微观组织符合要求的大直径超长超薄钛合金壳体。实施例1：制备规格为旋压大直径无缝TA1钛合金不带底筒形壳体将TA1钛合金锻棒预制冲孔制备出不带底筒体，采用反挤压成形制备出挤压筒体；挤压筒体经过机加工后得到尺寸为旋压坯料，坯料外径尺寸精度为±0.05mm，壁厚尺寸精度为±0.04mm。将机加工得到的旋压坯料进行多道次强力旋压加工，第一道次减薄率为35％，第二道次和第四道减薄率为40％，第三道次减薄率为45％，第一道次进给比为0.8mm/r，后三道次进给比为1.6mm/r，总变形量为85％，得到钛合金半成品筒体尺寸为旋压半成品筒体进行中间热处理退火，退火温度为650℃，真空炉中保温0.6h，进行退火软化处理。退火处理后进行成品旋压，第一道次减薄率为35％，后两道次减薄率为45％，第一道次进给比为0.8mm/r，第二道次进给比为1.6mm/r，第三道成品精密旋压进给比为0.6mm/r，旋压得到钛合金成品筒体尺寸为将钛合金成品筒体进行成品退火处理，退火温度为650℃，时间为1h，出炉温度不高于150℃，退火后加工硬化消除，组织稳定，塑性提高，壳体微观组织为细小等轴晶组织，抗拉强度为400～500MPa，断后伸长率为25～35％，图2为其纵向剖面图。实施例2：制备规格为旋压大直径无缝TA3钛合金带底筒形壳体将TA3钛合金锻棒预制冲孔制备出带底筒体，筒体经过机加工后得到尺寸为旋压坯料，坯料外径尺寸精度为±0.05mm，壁厚尺寸精度为±0.04mm。将机加工得到的旋压坯料进行多道次强力旋压加工，第一道次减薄率为30％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，包括以下步骤：(1)将钛合金锻棒预制冲孔制备出带底筒体或不带底筒体，采用反挤压成形制备挤压筒体；(2)将得到的挤压筒体进行机加工，得到尺寸和尺寸精度满足要求的钛合金旋压坯料；(3)将机加工得到的钛合金旋压坯料进行多道次旋压加工，利用冷加工和大变形改善钛合金筒体的组织，得到钛合金半成品筒体；(4)将钛合金半成品筒体进行中间退火热处理；(5)将退火的钛合金半成品筒体在旋压机进行多道次的成品精密旋压加工，获得符合尺寸要求的钛合金成品壳体；(6)将所述的钛合金成品壳体进行成品退火处理，获得力学性能和微观组织符合要求的大直径超长超薄钛合金壳体。

【技术特征摘要】
1.一种大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，包括以下步骤：(1)将钛合金锻棒预制冲孔制备出带底筒体或不带底筒体，采用反挤压成形制备挤压筒体；(2)将得到的挤压筒体进行机加工，得到尺寸和尺寸精度满足要求的钛合金旋压坯料；(3)将机加工得到的钛合金旋压坯料进行多道次旋压加工，利用冷加工和大变形改善钛合金筒体的组织，得到钛合金半成品筒体；(4)将钛合金半成品筒体进行中间退火热处理；(5)将退火的钛合金半成品筒体在旋压机进行多道次的成品精密旋压加工，获得符合尺寸要求的钛合金成品壳体；(6)将所述的钛合金成品壳体进行成品退火处理，获得力学性能和微观组织符合要求的大直径超长超薄钛合金壳体。2.根据权利要求1所述的大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，其特征在于：步骤(3)和步骤(4)反复交替进行，获得退火的钛合金半成品筒体。3.根据权利要求1所述的大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，其特征在于：所述的钛合金壳体包括不带底筒形壳体、带底筒形壳体、不带底异形壳体和带底异形壳体。4.根据权利要求1所述的大直径超长超薄钛合金壳体制备加工方法，其特征在于：所述的钛合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贤钙，郭胜利，李德富，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11