一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法技术

本发明专利技术提供了一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法，属于旋压成型技术领域。包括机架、主轴、夹具和板式摩擦块，机架延伸向管坯的另一端，板式摩擦块转动连接在支架上，板式摩擦块沿管坯周向均匀间隔设置有至少两个，至少两个板式摩擦块通过机架提供驱使板式摩擦块转动的转矩。在将管坯的一端夹持在夹具上后，通过两个位于管坯两侧的板式摩擦块同步转动90

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法


[0001]本专利技术涉及旋压成型
，尤其涉及一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法。

技术介绍

[0002]金属旋压成型是指借助旋轮等成型工具对旋转的金属坯料施加较大的局部接触力，使其沿轴向、径向和切向方向逐渐产生连续的局部塑性变形，最终得到所需回转体零件的金属塑性成型技术。金属旋压成型工艺具有成型面积小、局部应力大、成型后零件的纤维组织连续等特点。与锻钢等黑色金属相比，钛合金材质的塑性较差，其成型较为困难。相关技术表明，对于大口径（400mm~600mm）钛合金无缝管的旋压成型一般采用多道次（大于10个道次）的旋轮旋压成型工艺，即将一端加热后的钛合金管坯装夹至旋压机上以一定转速高速旋转，同时旋压成型工具——旋轮按一定轨迹进行旋转和移动，使得管坯和旋轮接触区产生较大的连续塑性变形，完成一定的缩径成型。旋轮的一次移动称为一个道次，经过多个道次的旋压时方可完成大口径钛合金气瓶的旋压成型。
[0003]相关技术中对于塑性较好的黑色金属材料如合金钢气瓶，除上述的多道次旋轮旋压成型工艺外，还可采用成型效率更高的板式摩擦块旋压成型方法，即首先对管坯收口端加热至锻造温度，然后将曲面摩擦工具块从旋转管坯径向切入，以工具块凸起的成型面挤压管坯使管壁部逐渐向内缩径变形而收口或封底。该方法进给量较大，但成型时间较短，成型效率较高。
[0004]对于大口径钛合金无缝气瓶旋压成型而言，目前的旋压设备及其成型方法存在以下不足：
①
现有的大口径旋压成型方法成型时间较长，由于成型过程中管坯高速旋转时与空气发生强烈的热交换，成型时间过长会使得散热严重，故现有工艺一般需要增设补热装置通常为焊炬进行补热，容易造成资源浪费，使成本增加，且补热均匀性不可控、效果差。
②
现有的板式摩擦块旋压成型方法，虽然成型效率较高、成型时间较短、设备维修成本较低，但由于进给量过大，而钛合金材料因塑性较差，成型时易出现裂纹，因此无法完成钛合金气瓶的旋压成型。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种钛合金无缝气瓶旋压设备及其旋压成型方法。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：第一方面，提供一种钛合金无缝气瓶旋压设备，包括机架、主轴、夹具和板式摩擦块，主轴固定设置在机架上，夹具设置在主轴上，夹具用于夹持固定管坯，主轴用于带动夹具转动，机架延伸向管坯的另一端，板式摩擦块转动连接在支架上，板式摩擦块沿管坯周向均匀间隔设置有至少两个，至少两个板式摩擦块通过安装于机架上的驱动机构提供驱使板式摩擦块转动的转矩。
[0007]进一步的，板式摩擦块上用于接触管坯的成型面与管坯外壁的接触点不与板式摩擦块的转动轴线共线通过驱动机构驱使两个板式摩擦块相对于管坯同步同向转动，当两个板式摩擦块远离转动轴的一端转动至正对时，已将管坯包络出封头或瓶底。
[0008]进一步的，两块板式摩擦块相对管坯中轴线的距离可调，当两块板式摩擦块之间的最小距离不小于管坯厚度时，两块板式摩擦块之间的间距为气瓶的瓶嘴直径，当两块板式摩擦块之间的最小距离小于管坯厚度时，此时两块板式摩擦块转动后为管坯收底旋压成型为气瓶的瓶底。
[0009]进一步的，板式摩擦块用于接触管坯的成型面上开设有油槽，板式摩擦块内设置有油道，油槽内开设有与油道连通的油孔，油道远离油槽的一端外接供油管路。
[0010]第二方面，本申请提供一种钛合金无缝气瓶旋压成型方法，采用了如本申请第一方面提供的一种钛合金无缝气瓶旋压设备，包括以下步骤：S01、根据对气瓶进行旋压收口或收底的工作情况，选择合适几何形状的板式摩擦块，调节机架上两块板式摩擦块与管坯中轴线之间的距离，根据管坯的口径、厚度，调节板式摩擦块的旋转速度参数；S02、将管坯的待成型端加热至锻造温度；S03、将管坯装夹至夹具上开始旋转，旋转过程中驱使两个板式摩擦块同步同向旋转以对管坯旋压成型，旋压成型过程中将耐高温润滑油脂经板式摩擦块上的油孔泵送至板式摩擦块与管坯相接触的旋压成型区；S04、两块板式摩擦块各自转动角度为90
°
，以使两块板式摩擦块各自从与管坯外壁接触的状态旋转至最接近管坯旋压端端部的状态时，即可完成管坯一端的旋压成型，并停止旋转；S05、将管坯的一端从夹具上拆卸下，待管坯冷却后对管坯的另一端旋压成型，重复步骤S01~S04，即可完成一个气瓶的两端的旋压成型操作。
[0011]进一步的，在步骤S01中板式摩擦块的不同几何形状主要区别在于板式摩擦块用于接触管坯外壁的成型面与自身转动轴轴线的夹角不同，板式摩擦块用于接触管坯外壁的成型面与自身转动轴轴线的夹角为27
°
~34
°
。
[0012]进一步的，管坯的常用口径为400mm~500mm、常用厚度为24mm~32mm，在步骤S01中板式摩擦块的转速为0.11r/min~0.16r/min，板式摩擦块在旋转过程中花费时间为100s~135s。
[0013]进一步的，在步骤S02中管坯的成型端加热长度为管坯外径的1.25~1.46倍。
[0014]进一步的，在步骤S02中加热温度为920℃~980℃，其中，先将加热炉炉温调至920℃~980℃，待炉温稳定后，将管坯成型端加热至与炉温相同温度，并保温4min~6min，在步骤S03中管坯加热完成至装夹到夹具上开始旋转，其中时间间隔不超过70s。
[0015]进一步的，在步骤S03中耐高温润滑油脂采用HOTOLUBE高温润滑油脂、克虏伯hp260润滑脂、Bostik7810润滑脂中的任意一种。
[0016]本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的旋压设备采用了双板式摩擦块设计，当主轴旋转一周时可对管坯完成两次旋压进给运动，因此本成型方法的旋压成型时间短、旋压成型效率高，其成型时间一般
为100s~135s，旋压成型的总时间是同口径管坯多道次旋轮旋压成型时间的1/3左右，此外，两个板式摩擦块的转速可根据成型钛合金的口径大小和管坯厚度进行选择和调整，其使用方便且灵活；2、本专利技术的两个板式摩擦块呈轴对称分布在钛合金管坯的周围，钛合金管坯旋压一周时可对管坯产生两次塑性变形，两个板式摩擦块中每一个板式摩擦块对管坯的塑性变形量小于单个板式摩擦块的塑性变形量，因此对于塑性较差的钛合金材料而言，其成型过程中不容易产生裂纹，此外，由于两个板式摩擦块的存在，使得旋压过程中材料的塑性变形更均匀且气瓶的残余应力更小，因此，本专利技术有效解决了口径大、塑性差、变形难、裂纹易产生的大口径钛合金无缝气瓶的旋压成型难题；3、由于本专利技术的板式摩擦块与旋压管坯之间在旋压过程中不是传统旋压过程的干摩擦而是润滑接触，因此成型后气瓶的表面光滑，较之传统成型方法的气瓶表面质量得到了大大提升；4、本专利技术的旋压成型只需要一个道次即可完成，即左右两个板式摩擦块沿着旋转轴各自旋转90
°
可成功制备气瓶，省去了传统多道次成型过程中不同道次之间的成型工具的回程时间，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金无缝气瓶旋压设备，其特征在于，包括机架(1)、主轴(2)、夹具(3)和板式摩擦块(5)，所述主轴(2)固定设置在机架(1)上，所述夹具(3)设置在主轴(2)上，所述夹具(3)用于夹持固定管坯(4)，所述主轴(2)用于带动夹具(3)转动，所述机架(1)延伸向管坯(4)的另一端，所述板式摩擦块(5)转动连接在机架(1)上，所述板式摩擦块(5)沿管坯(4)周向均匀间隔设置有至少两个，至少两个所述板式摩擦块(5)通过安装于机架(1)上的驱动机构（6）提供驱使板式摩擦块(5)转动的转矩。2.根据权利要求1所述的一种钛合金无缝气瓶旋压设备，其特征在于，所述板式摩擦块(5)上用于接触管坯(4)的成型面与管坯(4)外壁的接触点不与板式摩擦块(5)的转动轴线共线，通过所述驱动机构（6）驱使两个板式摩擦块(5)相对于管坯(4)同步同向转动，当两个所述板式摩擦块(5)远离转动轴的一端转动至正对时，已将管坯(4)包络出封头或瓶底。3.根据权利要求2所述的一种钛合金无缝气瓶旋压设备，其特征在于，两块所述板式摩擦块(5)相对管坯(4)中轴线的距离可调，当两块所述板式摩擦块(5)之间的最小距离不小于管坯(4)厚度时，两块所述板式摩擦块(5)之间的间距为气瓶的瓶嘴直径，当两块所述板式摩擦块(5)之间的最小距离小于管坯(4)厚度时，此时两块所述板式摩擦块(5)转动后为管坯(4)收底旋压成型为气瓶的瓶底。4.根据权利要求1所述的一种钛合金无缝气瓶旋压设备，其特征在于，所述板式摩擦块(5)用于接触管坯(4)的成型面上开设有油槽，所述板式摩擦块(5)内设置有油道，所述油槽内开设有与油道连通的油孔，所述油道远离油槽的一端外接供油管路。5.一种钛合金无缝气瓶旋压成型方法，采用了如权利要求1~4任意一项所述的一种钛合金无缝气瓶旋压设备，其特征在于，包括以下步骤：S01、根据对气瓶进行旋压收口或收底的工作情况，选择合适几何形状的板式摩擦块(5)，调节机架(1)上两块板式摩擦块(5)与管坯(4)中轴线之间的距离，根据所述管坯(4)的口径、厚度，调节所述板式摩擦块(5)的旋转速度参数；S02、将所述管坯(4)的待成型端加热至锻造温度；S03、将所述管坯(4)装夹至夹具(3)上开始旋转，旋转过程中驱使两个所述板...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，范俊明，杨屹，周启雄，吴明霞，贾军军，
申请(专利权)人：成都格瑞特高压容器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：