鈦合金緊固件冷鐓成型工藝的制作方法

作者：來源：更新時間：2019-11-21 9:47:36 點擊次數：

技術領域：
鈦合金緊固件是現代航空航天結構中最常用的零件。近年來，航空工業對高強鈦合金桿形緊固件的需求急劇增加。與鋼制品相比，鈦螺栓、螺釘比強度高，質量也輕得多。以鈦制緊固件取代鋼制緊固件，不必改變結構形式就可明顯減輕飛機質量、延長其使用壽命、提高飛行技術特性及使用可靠性，在化工行業的耐蝕設備上及復合材料結構的連接中，為減輕電偶腐蝕，更需采用鈦緊固件，在艦船制造中，鈦制零配件更是必不可少的基礎材料，而本技術就是一個低成本加工鈦緊固件的新工藝。

背景技術：
鈦緊固件目前的工藝基本為車削加工，有些桿部和頭部變形比例比較大的異形件還是無法解決的難題，也給工業設計造成難度，有的設備設計出來，卻因為零配件無法加工而重新設計圖紙。車削加工既浪費材料，工效也低，直接造成鈦制零配件成本高，影響到其推廣和應用。緊固件的桿部和頭部一般有50%左右的變形比，如果用車削工藝生產，將要用到線切割，車床、銑床、鉆床、攻絲機等設備，原料為鈦棒材，而且加工工藝為單件加工，效率大約日產(兩班)200件，車銑工序是主要的瓶頸，而且產生50 %的鈦屑，材料利用率只有 50 %，最終產品成本居高不下。

發明內容：
本發明目的是提供一種鈦合金緊固件冷鐓成型工藝，該工藝首先解決的問題是節約材料，鈦是稀缺資源，如果使用該工藝將節約材料50%以上，使資源發揮更大的價值。其次該工藝將在現有基礎上提高工效10-15倍，使生產效率大大提高，可滿足各行業對鈦制緊固件的需求。綜合來看單件成本將大幅下降70%，對鈦制品的推廣應用起到立竿見影的效果。具體地說，鈦合金緊固件冷鐓成型工藝，其特征是首先選取布氏硬度小于100的盤卷退火狀態的鈦材料，在拉拔時采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個道次，每個道次加工量為上個道次加工量的50% ；拉拔好的盤卷材料送入高強度多工位冷鐓機，至少通過兩次冷鐓成型制成，且每次冷鐓成型變形量不超過50%。本發明新工藝的應用將可提高工效10-15倍，材料利用降低50%，使得整體成本下降70%以上。新工藝生產的鈦緊固件從經濟價值來比較，將比不銹鋼的同類產品具有更高的性價比，將使該產品的應用領域迅速擴大數倍。
圖1為本發明冷鐓工藝流程圖。圖2為本發明成型原理示意圖。

具體實施例方式：
本發明實施按照圖1-2所示的流程實現(1)選配材料我們選取的材料為盤卷退火狀態的鈦材料，在前期的鈦錠熔煉時要選取一級以上的海綿鈦，熔煉后的鈦錠要符合TAl ELI的標準，布氏硬度小于100，才可以滿足冷鐓變形所需的材料塑性。拉拔采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個道次，道次加工量為傳統工藝的50%，成品完全退火態。(2)制備模具我們選取臺灣產高強度多工位冷鐓機，根據成品的變形情況配備模具，通常為二模或三模，模具為自制，由碳鋼的一次變形改為二到三次變性，模具相應改為二模或三模。(3)冷鐓成型將盤卷狀鈦料送到放料架，引一頭進入冷鐓機，以保證連續工作，冷鐓機的工作流程是，按設定的長度切斷，自動送入第一模，沖頭完成兩次冷鐓變形，加持裝置取出送入第二模，沖頭工作在第二模具進行精密變形為成品，同時切斷機切斷第二件材料并送入第一模。變形較大的根據需要送入第三模。成品被頂出裝置頂出落入收集帶送出機器。在鈦制緊固件的加工中，新的工藝將借鑒了碳鋼緊固件的部分冷鐓設備和我們自主研發的模具來實現。新工藝只用到多工位連續冷鐓機，和搓絲機，但直接利用這套設備經試驗是不行的，我們從模具到中途的材料配比進行了多次試驗，終于找到了可以連續鐓制成型的方法，成型和切斷一次完成，省去了車削和銑削的步驟，一次成型的螺桿一致性好，公差由模具的精度來保證，進料選擇了盤卷材料，可以保證連續生產，而且材料的利用率提高到95%以上，一條生產線的產量可以達到日產10000件。

權利要求：
1.鈦合金緊固件冷鐓成型工藝，其特征是首先選取布氏硬度小于100的盤卷退火狀態的鈦材料，在拉拔時采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個道次，每個道次加工量為上個道次加工量的50% ；拉拔好的盤卷材料送入高強度多工位冷鐓機，至少通過兩次冷鐓成型制成，且每次冷鐓成型變形量不超過50%。
2.根據權利要求1所述鈦合金緊固件冷鐓成型工藝，其特征是按照如下步驟實施(1)選配材料選取的材料為盤卷退火狀態的鈦材料，在前期的鈦錠熔煉時要選取一級以上的海綿鈦，熔煉后的鈦錠要符合TAl ELI的標準，布氏硬度小于100 ；拉拔采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個道次，道次加工量為傳統工藝的50%，成品完全退火態；(2)制備模具采用高強度多工位冷鐓機，根據成品的變形情況配備模具，采用二模或三模；(3)冷鐓成型將盤卷狀鈦料送到放料架，引一頭進入冷鐓機，以保證連續工作，冷鐓機的工作流程是，按設定的長度切斷，自動送入第一模，沖頭完成兩次冷鐓變形，加持裝置取出送入第二模，沖頭工作在第二模具進行精密變形為成品，同時切斷機切斷第二件材料并送入第一模；變形較大的根據需要送入第三模，成品被頂出裝置頂出落入收集帶送出機。

全文摘要：
本發明提供一種鈦合金緊固件冷鐓成型工藝，是首先選取布氏硬度小于100的盤卷退火狀態的鈦材料，在拉拔時采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個道次，每個道次加工量為上個道次加工量的50％；拉拔好的盤卷材料送入高強度多工位冷鐓機，至少通過兩次冷鐓成型制成，且每次冷鐓成型變形量不超過50％。本發明新工藝的應用將可提高工效10-15倍，材料利用降低50％，使得整體成本下降70％以上。新工藝生產的鈦緊固件從經濟價值來比較，將比不銹鋼的同類產品具有更高的性價比，將使該產品的應用領域迅速擴大數倍。

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