一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法技术

本发明专利技术提供了一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，包括以下步骤1)平板卷筒、2)纵缝焊接、3)筒段校形和4)充液拉弯，利用切割装置对钛合金进行裁剪得到钛合金坯料，将裁剪后的钛合金坯料通过滚弯成型装备卷成开式筒段；将通过步骤1)得到的开式筒段卡装在焊接工作台上，然后通过焊接装置对开式筒段进行焊接，开式筒段通过焊接装置焊接后得到闭式筒段；将通过步骤2)得到的闭式筒段装配在耐高温不锈钢蠕变校形圆筒模具上，然后将其整体放置于真空热蠕变炉内，进行抽真空和加热处理，使钛合金圆筒在其作用下得到校形；将通过步骤3)得到的钛合金圆筒的两端通过拉弯夹具进行夹持。本发明专利技术的优点在于减少焊缝数量、显著降低焊接难度，释放了焊接残余应力。

A preparation method of large diameter thin-walled titanium alloy ring tube

The invention provides a preparation method of a large-diameter thin-walled titanium alloy circular tube, which comprises the following steps: 1) flat drum, 2) longitudinal seam welding, 3) tube section correction and 4) liquid filled stretch bending. The titanium alloy blank is cut by a cutting device, and the cut titanium alloy blank is rolled into an open tube section by a roll bending forming equipment; the open tube section obtained by step 1) is clamped and welded Connect the working table, and then weld the open cylinder section through the welding device, and the open cylinder section is welded by the welding device to obtain the closed cylinder section; assemble the closed cylinder section obtained through step 2) on the high temperature resistant stainless steel creep correction cylinder mold, and then place it in the vacuum thermal creep furnace as a whole for vacuumizing and heating treatment, so that the titanium alloy cylinder can be obtained under its action The two ends of the titanium alloy cylinder obtained in step 3) are clamped by a stretch bending clamp. The invention has the advantages of reducing the number of welding seams, significantly reducing the difficulty of welding, and releasing the welding residual stress.

【技术实现步骤摘要】
一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法
本专利技术涉及环形管制备
，具体地，涉及一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法。
技术介绍
相对于高强钢管，钛合金管材不仅能够承受较大工作压力，还能满足航空航天领域对薄壁轻量化构件的需求，广泛应用在航空、航天等领域的特殊部件。美国首先在洛克希德C-5A军机上使用钛合金管材，随后该合金管材在F-14A、F-15和波音747、757、767等飞机的液压、燃油管路系统中被推广应用，在波音、通用、麦道、普惠、罗罗、空客等公司的军用飞机和商用客机等运输工具上也被广泛使用。除了航空应用外，钛合金管材还被广泛应用于航天飞机、卫星等领域，钛合金管材制成的钛合金环形贮箱具有体积小、质量轻、能承受高压等优点，在航天领域具有广阔的应用前景。近年来，世界上主要航天大国，如美国、俄罗斯、欧洲空间局，均把发展上面级作为提高航天运输系统能力的重点进行开发。目前国外正在使用或正在进一步研制和发展的上面级有10多种型号，例如半人马座G、液体过渡级、IUS、PAM-DIII、轨道转移级、H-II的第二级、质子号D级、阿里安5的上面级、Briz-M、Fregat-SB等，其中Briz-M和Fregat-SB上面级使用大尺寸钛合金环形贮箱作为上面级通用平台，不仅能够使原上面级的技术状态得以全部继承，同时将大幅提高上面级的运载能力，在环形贮箱推进剂用完后抛离，显著减轻整器的飞行质量，最大幅度提高载荷的速度增量。随着我国航天技术的快速发展，迫切需要建立一个可灵活配置、高度集成、适应快速集成灵活发射、在轨机动能力强、满足多种有效载荷要求的上面级通用平台，满足我国在空间防卫、空间控制领域的需求，提高我国对局部突发事件的空间侦查能力，这对大尺寸钛合金环形贮箱提出了迫切需求。目前，国内生产者尚不具备大直径薄壁钛合金管材的制备能力，无法直接成形大直径薄壁钛合金无缝环形管。对于大直径钛合金环形管绝大部分采用分块成形+拼接的方式制造，采用此种制备方法存在焊缝数量多、三维曲面装配和焊接难度大、成形精度低等问题；也有少部分采用如中国专利CN103008386B，所公开的了一种厚径比直缝钛及钛合金焊管的制备方法，其特征是过程为：(1)钛带经过在线连续冷弯成型，制备得到由板状成型成圆筒状的管材；(2)进入焊接箱体，钨极氩弧焊接，通过钨极氩弧焊焊接，由未封闭的圆筒状焊接成封闭的管状；(3)将焊接后的管材进行在线感应去应力退火；(4)定径矫直；(5)涡流无损探伤和超声无损探伤、气密性检测，在无报警和卸压的情况下为合格管材，采用此种制备方法，虽然能够得到直缝钛及钛合金焊管，但是制备工艺较为复杂，给生产者带来了较大的不变。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法。根据本专利技术提供的一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)平板卷筒；利用切割装置对钛合金进行裁剪得到钛合金坯料，将裁剪后的钛合金坯料通过滚弯成型装备卷成开式筒段；2)纵缝焊接；将通过步骤1)得到的开式筒段卡装在焊接工作台上，然后通过焊接装置对开式筒段进行焊接，开式筒段通过焊接装置焊接后得到闭式筒段；3)筒段校形；将通过步骤2)得到的闭式筒段装配在耐高温不锈钢蠕变校形圆筒模具上，然后将其整体放置于真空热蠕变炉内，进行抽真空和加热处理，使钛合金圆筒在其作用下得到校形；4)充液拉弯；将通过步骤3)得到的钛合金圆筒的两端通过拉弯夹具进行夹持，并向钛合金圆筒内部冲入液体，钛合金圆筒在拉弯夹具的拉伸与弯曲联合作用下，使钛合金圆筒与拉弯模具的型面相贴合，最终实现大直径薄壁钛合金管材精密弯曲成形。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤1)中的切割装置为水切割、激光切割或线切割装置。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤1)中滚弯成型装备为三轴或四轴的滚弯成型装备。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤2)中的焊接装置为激光焊接装置和电子束焊接装置。在本专利技术的一个优选实施例中，在所述步骤3)中的耐高温不锈钢蠕变校形圆筒模具的外周面上沿其轴向延伸开设有与闭式筒段的焊缝相对应的凹槽。在本专利技术的一个优选实施例中，所述步骤4)中的拉弯夹具包括楔形壳体，在所述楔形壳体的上部的外周面上设有一锁紧外圈，所述锁紧外圈与楔形壳体之间采用螺纹连接，在所述楔形壳体的上端的中部设有与其轴线同轴且能够绕其轴线进行转动的调节螺母，在所述楔形壳体内部设有与其轴线同轴的楔形胀芯，所述楔形胀芯的上端延伸至楔形壳体的外部且与调节螺母进行螺纹配合；在所述楔形壳体的内部还设有一在楔形胀芯的作用下能够将钛合金圆筒的端部夹持在其与楔形壳体之间的胀块，在所述胀块的下端上还设有密封塞，在所述密封塞的外周面上沿其轴线方向间隔设有多条密封圈；在所述密封塞上设有与高压供液装置相连通管路，在所述高压供液装置上设有用于检测充入钛合金圆筒内液体的压力的压力传感器，所述压力传感器与高压供液装置分别与PLC控制系统通讯连接。在本专利技术的一个优选实施例中，在所述胀块的外周面上设有压接在钛合金圆筒的端部上的压接牙。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：该方法可以实现大径厚比钛合金环形管结构件少缝精密成形，改变传统大直径薄壁钛合金环形管上下半管拼焊成形焊缝数量多、三维曲面装配和焊接难度大的现状，减少焊缝数量、显著降低焊接难度，同时采用先焊接后成形的方式替代传统的先成形再焊接的方式，校正了焊接变形、释放了焊接残余应力，大幅提高成形精度。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术平板卷筒的结构示意图。图2为本专利技术纵缝焊接的结构示意图。图3为本专利技术筒段校形的结构示意图。图4为本专利技术充液拉弯的结构示意图。图5为本专利技术拉弯夹具的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。参照附图1所示，图中给出了一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，包括以下步骤1)平板卷筒；利用切割装置对钛合金进行裁剪得到钛合金坯料，将裁剪后的钛合金坯料1通过滚弯成型装备卷成开式筒段5。在本实施例中切割装置为水切割、激光切割或线切割装置，滚弯成型装备为三轴或四轴的滚弯成型装备。滚弯成型装备包括上工作辊2、侧向工作辊4和与上工作辊2相对应的下工作辊3。合金环形管制备时，首先利用水切割、激光切割或线切割装置进行裁剪，获得待成形钛合金坯料1；调节上工作辊2和下工作辊3的位置，将下工作辊3调至侧向工作辊4同一高度，然后将上工作辊2调至至下工作辊3和侧向工作辊4的切线正上方，形成三点弯曲机构；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，其特征在于，包括以下步骤/n1)平板卷筒；/n利用切割装置对钛合金进行裁剪得到钛合金坯料，将裁剪后的钛合金坯料通过滚弯成型装备卷成开式筒段；/n2)纵缝焊接；/n将通过步骤1)得到的开式筒段卡装在焊接工作台上，然后通过焊接装置对开式筒段进行焊接，开式筒段通过焊接装置焊接后得到闭式筒段；/n3)筒段校形；/n将通过步骤2)得到的闭式筒段装配在耐高温不锈钢蠕变校形圆筒模具上，然后将其整体放置于真空热蠕变炉内，进行抽真空和加热处理，使钛合金圆筒在其作用下得到校形；/n4)充液拉弯；/n将通过步骤3)得到的钛合金圆筒的两端通过拉弯夹具进行夹持，并向钛合金圆筒内部冲入液体，钛合金圆筒在拉弯夹具的拉伸与弯曲联合作用下，使钛合金圆筒与拉弯模具的型面相贴合，最终实现大直径薄壁钛合金管材精密弯曲成形。/n

【技术特征摘要】
1.一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，其特征在于，包括以下步骤
1)平板卷筒；
利用切割装置对钛合金进行裁剪得到钛合金坯料，将裁剪后的钛合金坯料通过滚弯成型装备卷成开式筒段；
2)纵缝焊接；
将通过步骤1)得到的开式筒段卡装在焊接工作台上，然后通过焊接装置对开式筒段进行焊接，开式筒段通过焊接装置焊接后得到闭式筒段；
3)筒段校形；
将通过步骤2)得到的闭式筒段装配在耐高温不锈钢蠕变校形圆筒模具上，然后将其整体放置于真空热蠕变炉内，进行抽真空和加热处理，使钛合金圆筒在其作用下得到校形；
4)充液拉弯；
将通过步骤3)得到的钛合金圆筒的两端通过拉弯夹具进行夹持，并向钛合金圆筒内部冲入液体，钛合金圆筒在拉弯夹具的拉伸与弯曲联合作用下，使钛合金圆筒与拉弯模具的型面相贴合，最终实现大直径薄壁钛合金管材精密弯曲成形。


2.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的切割装置为水切割、激光切割或线切割装置。


3.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，其特征在于，所述步骤1)中滚弯成型装备为三轴或四轴的滚弯成型装备。


4.根据权利要求1所述的一种大直径薄壁钛合金环形管制备方法，其特征在于，所述步骤2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭赫力，韩兴，刘海建，崔国平，张贵一，徐琅，冯苏乐，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31