【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属叠锻和轧制成型，具体地涉及一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法。
技术介绍
1、钛合金筒件分为有缝筒件与无缝筒件，对于大尺寸有缝筒件生产工艺，一种是采用板材进行卷板焊接，第二种是多个矮环叠加拼焊。焊接的产品由于焊缝的存在，不可避免会造成零部件使用寿命、安全性与可靠性的降低，因而不满足航天、海洋装备与核电等特殊用途产品的技术要求与使用要求，并且焊接操作复杂，会提高产品制造成本，增加产品的生产周期。
2、大型钛合金无缝筒件传统生产工艺一般是自由锻锻造工艺，具体工艺为材料冶炼→开坯锻造→冲孔→马架扩孔→热处理→机加工，主要生产设备为自由锻压机，该类生产设备能耗大，锻造过程产品需要反复回炉加热，并且由于锻造产品不规则而产生的加工预留余量大，导致产品加工效率低，制造过程成本高，不能满足批量、低成本生产的需求。此外，由于钛合金加工温度范围窄，导热系数小，难变形等原因，传统方式生产大尺寸筒体件技术难度极大。
技术实现思路
1、本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法；本专利技术打破了目前钛合金铸锭规格无法生产大尺寸无缝筒件的限制，同时改善了焊接和自由锻造生产大尺寸钛合金筒体件的弊端。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
3、本专利技术提供一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
4、步骤1：采用金
5、步骤2：将步骤1所制备的轧坯使用轧机对其进行扩径轧制；
6、步骤3：对步骤2扩径轧制完成的大尺寸筒件进行性能热处理；
7、步骤4：对步骤3热处理后的大尺寸筒件进行胀形处理；
8、步骤5：对步骤4胀形后的大尺寸筒件的内外表面进行加工，使筒件壁厚、直径和表面质量满足技术要求；
9、步骤6：检测步骤5加工后的大尺寸筒件的尺寸，合格则结束加工，不合格则重新进行步骤5直至合格。
10、进一步地，所述步骤1为：通过成品筒件规格计算所需板坯的重量，使用锻压机和轧机将钛合金铸锭锻轧成厚度相同板料，使用刨床和数控车床去除每一块板料表面的氧化皮以及对板料加工孔，最后使用有机溶剂清除板料表面的油污和杂质，堆叠所有板料，然后将其整体装入与板料材质一致的箱中，对箱体进行抽真空密封，然后对箱体进行加热保温，镦粗保压焊合，最后拆箱返炉，高温扩散，取出锻造，扩孔拔长至所需尺寸，完成后检测其相变点tβ的实际温度。
11、进一步地，所述步骤2为：将步骤1所得到的轧坯在相变点tβ温度以下20℃~50℃环境下加热，加热时间按照1mm/min加热速度计算坯料的加热时间，然后放置在轧机上进行扩径轧制，终轧温度≥750℃，轧制过程中，检测环坯温度，当环坯温度小于终轧温度750℃时，中止轧制，回加热炉进行补温，补温温度为相变点tβ温度以下20℃~50℃，加热时间按照1mm/min加热速度计算坯料的加热时间。
12、进一步地，所述步骤3为：将步骤2扩径轧制完成的大尺寸筒件进行热处理，热处理温度取决于筒件最终所需性能，保温时间为t=0.8d～0.8d+300min，其中d为坯料直径和壁厚中较小的数值，单位为mm。
13、进一步地，所述步骤4为：使用胀形机设备将步骤3中热处理出炉后的大尺寸筒件进行胀形，由于筒件规格较大和现有设备规格的限制，采用分段胀形的方式进行，即先胀形整个筒件高度的一半，再胀形高度的另一半。
14、进一步地，所述步骤5为：利用数控车床对步骤4胀形后的大尺寸筒件的的表面和厚度进行加工，使筒件壁厚、直径和表面质量满足技术要求。
15、进一步地，所述步骤6为：使用测厚仪和内径尺对步骤5加工后的大尺寸筒件的尺寸进行成品检测。
16、本专利技术的有益效果。
17、本专利技术与传统工艺相比，利用叠锻和轧制相结合的工艺方法，打破了现有钛合金铸锭规格无法制备大尺寸钛合金无缝筒件的限制局面，解决了大尺寸钛合金筒件无法一体成型的问题，提高了钛合金筒件生产效率和材料利用率，生产的钛合金无缝筒件具有性能好，成本低和安全性能好等优势，几乎可以满足航空航天、能源化工和深海装备等领域所需各种规格的大尺寸筒件。
18、在筒件环轧过程中，根据产品规格和实时的轧制温度，增加回炉补温程序，使坯料回到目标温度，保证坯料表面和芯部温度一致，进而保证成品筒件组织、性能、尺寸和表面质量的均一性。
19、针对环轧后筒件圆度、圆柱度、壁厚均匀性过差和增加后续机加工序的加工量等问题，增加了胀形工序，可有效的解决轧制后筒件存在的上述问题，大幅度降低机加工序的加工量，提高了材料利用率。
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1.一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤1为：通过成品筒件规格计算所需板坯的重量，使用锻压机和轧机将钛合金铸锭锻轧成厚度相同板料，使用刨床和数控车床去除每一块板料表面的氧化皮以及对板料加工孔，最后使用有机溶剂清除板料表面的油污和杂质，堆叠所有板料，然后将其整体装入与板料材质一致的箱中，对箱体进行抽真空密封，然后对箱体进行加热保温，镦粗保压焊合，最后拆箱返炉，高温扩散，取出锻造，扩孔拔长至所需尺寸，完成后检测其相变点Tβ的实际温度。
3.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤2为：将步骤1所得到的轧坯在相变点Tβ温度以下20℃~50℃环境下加热，加热时间按照1mm/min加热速度计算坯料的加热时间，然后放置在轧机上进行扩径轧制，终轧温度≥750℃，轧制过程中，检测环坯温度，当环坯温度小于终轧温度750℃时，中止轧制，回加热炉进行补温，补温温度为相变点Tβ温度以
4.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤3为：将步骤2扩径轧制完成的大尺寸筒件进行热处理，热处理温度取决于筒件最终所需性能，保温时间为t=0.8D～0.8D+300min，其中D为坯料直径和壁厚中较小的数值，单位为mm。
5.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤4为：使用胀形机设备将步骤3中热处理出炉后的大尺寸筒件进行胀形，由于筒件规格较大和现有设备规格的限制，采用分段胀形的方式进行，即先胀形整个筒件高度的一半，再胀形高度的另一半。
6.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤5为：利用数控车床对步骤4胀形后的大尺寸筒件的的表面和厚度进行加工，使筒件壁厚、直径和表面质量满足技术要求。
7.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤6为：使用测厚仪和内径尺对步骤5加工后的大尺寸筒件的尺寸进行成品检测。
...【技术特征摘要】
1.一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤1为：通过成品筒件规格计算所需板坯的重量，使用锻压机和轧机将钛合金铸锭锻轧成厚度相同板料，使用刨床和数控车床去除每一块板料表面的氧化皮以及对板料加工孔，最后使用有机溶剂清除板料表面的油污和杂质，堆叠所有板料，然后将其整体装入与板料材质一致的箱中，对箱体进行抽真空密封，然后对箱体进行加热保温，镦粗保压焊合，最后拆箱返炉，高温扩散，取出锻造，扩孔拔长至所需尺寸，完成后检测其相变点tβ的实际温度。
3.根据权利要求1所述的一种叠锻和轧制相结合制备大尺寸钛合金无缝筒件的方法，其特征在于，所述步骤2为：将步骤1所得到的轧坯在相变点tβ温度以下20℃~50℃环境下加热，加热时间按照1mm/min加热速度计算坯料的加热时间，然后放置在轧机上进行扩径轧制，终轧温度≥750℃，轧制过程中，检测环坯温度，当环坯温度小于终轧温度750℃时，中止轧制，回加热炉进行补温，补温温度为相变点tβ温度以下20℃~50℃，加热时间...
【专利技术属性】
技术研发人员：高朋，朱林，韩宾，白仁伟，白润达，
申请(专利权)人：辽宁省中科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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