一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，涉及金属锻造技术领域，其技术方案要点是：根据预设锻造总变形量、初始截面数据计算得到径向锻造处理量；对目标棒材进行第一次锻造形成锻造槽；对目标棒材的径向锻造处理量部分进行第二次锻造，并间隔对目标棒材进行第三次锻造；将完成第一径向锻造的目标棒材旋转90度，重复操作步骤步骤一‑步骤三完成第二径向锻造；反复操作以上步骤进行无限量变形径向锻造。本发明专利技术能够有效保证目标棒材沿单一的径向锻造方向进行变形，且将目标棒材反复旋转90度后进行循环锻造，能够实现钛合金等金属棒材进行多次单向锻造形成无限量变形，有效避免了锻造过程出现的变形裂变，提高了锻造质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法
本专利技术涉及金属锻造
，更具体地说，它涉及一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法。
技术介绍
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。目前，多向反复镦拔锻造加工是常用的金属材料锻造工艺方法，例如，钛合金材料，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域，世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。然而。多向反复镦拔锻造加工方法由于需要反复改变锻造的方向，操作复杂，变形间隔时间长，且易造成材料温度下降和变形开裂，不利于锻造加工的顺利进行；此外，多向锻造必须采用人工进行操作控制，不利于产品品质的均一化、稳定化。因此，如何研究设计一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法是我们目前急需解决的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，为实现钛合金等金属棒材进行多次单向锻造形成无限量变形提供了技术支撑。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，包括以下步骤：S101：获取目标棒材的初始截面数据，并根据预设锻造总变形量、初始截面数据计算得到径向锻造处理量；预设锻造总变形量包括锻造压缩减量和锻造单向变量；S102：根据径向锻造处理量确定目标棒材的径向锻造终止线，并通过竖向锻造砧座沿径向锻造终止线对目标棒材进行第一次锻造形成与径向锻造方向相互垂直的锻造槽；S103：通过竖向锻造砧座对目标棒材的径向锻造处理量部分进行第二次锻造，并在第二次锻造过程中间隔启动水平锻造砧座对目标棒材沿径向锻造方向的两侧面进行第三次锻造，直至径向锻造处理量单向锻造变形至预设锻造总变形量后完成第一径向锻造；S104：将完成第一径向锻造的目标棒材旋转90度，重复操作步骤S101-S103完成第二径向锻造；S105：通过反复操作步骤S101-S104对目标棒材进行无限量变形径向锻造。本专利技术进一步设置为：所述径向锻造处理量的计算过程具体为：其中，C0表示径向锻造处理量；C表示锻造单向变量；B0表示目标棒材沿锻造压缩方向的初始厚度；B表示锻造压缩减量。本专利技术进一步设置为：所述第二次锻造的具体过程为：根据目标棒材的锻造性能参数、锻造宽度值与沿锻造压缩方向的实际厚度比值、竖向锻造砧座的锻造压力值计算得到逐层减小的标准压缩减量；根据标准压缩减量将目标棒材的第二次锻造分成N层减量处理，并在每层减量处理开始前对待减量处理表面进行第一次锻造形成多个间隔分布的锻造槽；对当前层减量处理进行第二次锻造至对应的标准压缩减量后进入下一层减量处理，直至完成所有的标准压缩减量处理。本专利技术进一步设置为：所述竖向锻造砧座的锤击锻造频率与水平锻造砧座的锤击锻造频率的比值范围为：1-8。本专利技术进一步设置为：所述水平锻造砧座间隔启动控制具体为：实时检测目标棒材的锻造宽度扩展值，并同步获取竖向锻造砧座在当前周期内的实时锤击次数；根据预设扩展范围判断锻造宽度扩展值是否在该范围内以及是否达到预设扩展范围的上限值，且根据锤击锻造频率的比值范围判断实时锤击次数是否在该范围内以及是否达到比值范围的上限值；当锻造宽度扩展值、实时锤击次数均在相应范围内时，启动水平锻造砧座进行侧面锤击；或，当锻造宽度扩展值、实时锤击次数中任意一种达到相应的上限值时，启动水平锻造砧座进行侧面锤击。本专利技术进一步设置为：所述预设扩展范围的下限值为锻造宽度值的5％，上限值为锻造宽度值的10％。本专利技术进一步设置为：所述锻造槽沿目标棒材的锻造宽度方向呈直线分布，且锻造槽的竖向深度为第二次锻造中单次减量四分之一至三分之一。本专利技术进一步设置为：所述锻造槽采用圆心角度数为120°-180°的圆弧槽或嵌入角度数为60-120°的三角型槽。本专利技术进一步设置为：所述竖向锻造砧座设置有一个，竖向锻造砧座位于底部基础砧座的上方；水平锻造砧座对称设置有两个，两个水平锻造砧座分别位于底部基础砧座两侧。本专利技术进一步设置为：所述底部基础砧座表面间隔设置有多个限量条，限量条沿径向锻造方向延伸设置。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过在目标棒材锻造之前先锻造出锻造槽，并通过水平锻造砧座、竖向锻造砧座安装一定频率进行间隔锻造，能够有效保证目标棒材沿单一的径向锻造方向进行变形，且通过将目标棒材反复旋转90度后进行循环锻造，能够实现钛合金等金属棒材进行多次单向锻造形成无限量变形，有效避免了锻造过程出现的变形裂变，提高了锻造质量和效率，且降低了锻造过程的复杂程度，仅需在水平方向旋转即可完成整个锻造过程；2、本专利技术通过精确计算每个循环周期内的单向锻造的径向锻造处理量，能够随着锻造过程不断进行而适应内部微观组织结构的作用力，保持整个锻造过程循序渐进；3、本专利技术通过对每个循环周期内的单向锻造进行分层和设置多个锻造槽，可有效降低锻造难度，可适用于高强度金属材料的锻造，适用范围光；4、本专利技术通过对锻造槽的形状、角度等参数进行创新性设计，使得每个循环周期内的单向锻造完成后，各个部分的微观结构分布均匀。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1是本专利技术实施例中的流程图；图2是本专利技术实施例中砧座的分布示意图；图3是本专利技术实施例中目标棒材单向锻造变形示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-3，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，其特征是，包括以下步骤：/nS101：获取目标棒材的初始截面数据，并根据预设锻造总变形量、初始截面数据计算得到径向锻造处理量；预设锻造总变形量包括锻造压缩减量和锻造单向变量；/nS102：根据径向锻造处理量确定目标棒材的径向锻造终止线，并通过竖向锻造砧座沿径向锻造终止线对目标棒材进行第一次锻造形成与径向锻造方向相互垂直的锻造槽；/nS103：通过竖向锻造砧座对目标棒材的径向锻造处理量部分进行第二次锻造，并在第二次锻造过程中间隔启动水平锻造砧座对目标棒材沿径向锻造方向的两侧面进行第三次锻造，直至径向锻造处理量单向锻造变形至预设锻造总变形量后完成第一径向锻造；/nS104：将完成第一径向锻造的目标棒材旋转90度，重复操作步骤S101-S103完成第二径向锻造；/nS105：通过反复操作步骤S101-S104对目标棒材进行无限量变形径向锻造。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，其特征是，包括以下步骤：
S101：获取目标棒材的初始截面数据，并根据预设锻造总变形量、初始截面数据计算得到径向锻造处理量；预设锻造总变形量包括锻造压缩减量和锻造单向变量；
S102：根据径向锻造处理量确定目标棒材的径向锻造终止线，并通过竖向锻造砧座沿径向锻造终止线对目标棒材进行第一次锻造形成与径向锻造方向相互垂直的锻造槽；
S103：通过竖向锻造砧座对目标棒材的径向锻造处理量部分进行第二次锻造，并在第二次锻造过程中间隔启动水平锻造砧座对目标棒材沿径向锻造方向的两侧面进行第三次锻造，直至径向锻造处理量单向锻造变形至预设锻造总变形量后完成第一径向锻造；
S104：将完成第一径向锻造的目标棒材旋转90度，重复操作步骤S101-S103完成第二径向锻造；
S105：通过反复操作步骤S101-S104对目标棒材进行无限量变形径向锻造。


2.根据权利要求1所述的一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，其特征是，所述径向锻造处理量的计算过程具体为：



其中，C0表示径向锻造处理量；C表示锻造单向变量；B0表示目标棒材沿锻造压缩方向的初始厚度；B表示锻造压缩减量。


3.根据权利要求1所述的一种钛合金棒材无限量变形的径向锻造方法，其特征是，所述第二次锻造的具体过程为：
根据目标棒材的锻造性能参数、锻造宽度值与沿锻造压缩方向的实际厚度比值、竖向锻造砧座的锻造压力值计算得到逐层减小的标准压缩减量；
根据标准压缩减量将目标棒材的第二次锻造分成N层减量处理，并在每层减量处理开始前对待减量处理表面进行第一次锻造形成多个间隔分布的锻造槽；
对当前层减量处理进行第二次锻造至对应的标准压缩减量后进入下一层减量处理，直至完成所有的标准压缩减量处理。


4.根据权利要求1所述的一种钛合金棒材无限量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永强，
申请(专利权)人：西安瑞达金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61