鈦合金緊固件冷鐓成型工藝的制作方法

作者：來(lái)源：更新時(shí)間：2023/9/25 9:02:29 點(diǎn)擊次數(shù)：

技術(shù)領(lǐng)域：
鈦合金緊固件是現(xiàn)代航空航天結(jié)構(gòu)中最常用的零件。近年來(lái)，航空工業(yè)對(duì)高強(qiáng)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(qiáng)度高，質(zhì)量也輕得多。以鈦制緊固件取代鋼制緊固件，不必改變結(jié)構(gòu)形式就可明顯減輕飛機(jī)質(zhì)量、延長(zhǎng)其使用壽命、提高飛行技術(shù)特性及使用可靠性，在化工行業(yè)的耐蝕設(shè)備上及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)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(chǔ)材料，而本技術(shù)就是一個(gè)低成本加工鈦緊固件的新工藝。

背景技術(shù)：
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(wú)法解決的難題，也給工業(yè)設(shè)計(jì)造成難度，有的設(shè)備設(shè)計(jì)出來(lái)，卻因?yàn)榱闩浼o(wú)法加工而重新設(shè)計(jì)圖紙。車削加工既浪費(fèi)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(yīng)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(chǎn)，將要用到線切割，車床、銑床、鉆床、攻絲機(jī)等設(shè)備，原料為鈦棒材，而且加工工藝為單件加工，效率大約日產(chǎn)(兩班)200件，車銑工序是主要的瓶頸，而且產(chǎn)生50 %的鈦屑，材料利用率只有 50 %，最終產(chǎn)品成本居高不下。

發(fā)明內(nèi)容：
本發(fā)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(wèn)題是節(jié)約材料，鈦是稀缺資源，如果使用該工藝將節(jié)約材料50%以上，使資源發(fā)揮更大的價(jià)值。其次該工藝將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高工效10-15倍，使生產(chǎn)效率大大提高，可滿足各行業(yè)對(duì)鈦制緊固件的需求。綜合來(lái)看單件成本將大幅下降70%，對(duì)鈦制品的推廣應(yīng)用起到立竿見影的效果。具體地說(shuō)，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(tài)的鈦材料，在拉拔時(shí)采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個(gè)道次，每個(gè)道次加工量為上個(gè)道次加工量的50% ；拉拔好的盤卷材料送入高強(qiáng)度多工位冷鐓機(jī)，至少通過(guò)兩次冷鐓成型制成，且每次冷鐓成型變形量不超過(guò)50%。本發(fā)明新工藝的應(yīng)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(chǎn)的鈦緊固件從經(jīng)濟(jì)價(jià)值來(lái)比較，將比不銹鋼的同類產(chǎn)品具有更高的性價(jià)比，將使該產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大數(shù)倍。
圖1為本發(fā)明冷鐓工藝流程圖。圖2為本發(fā)明成型原理示意圖。

具體實(shí)施例方式：
本發(fā)明實(shí)施按照?qǐng)D1-2所示的流程實(shí)現(xiàn)(1)選配材料我們選取的材料為盤卷退火狀態(tài)的鈦材料，在前期的鈦錠熔煉時(shí)要選取一級(jí)以上的海綿鈦，熔煉后的鈦錠要符合TAl ELI的標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)道次，道次加工量為傳統(tǒng)工藝的50%，成品完全退火態(tài)。(2)制備模具我們選取臺(tái)灣產(chǎn)高強(qiáng)度多工位冷鐓機(jī)，根據(jù)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(yīng)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(jìn)入冷鐓機(jī)，以保證連續(xù)工作，冷鐓機(jī)的工作流程是，按設(shè)定的長(zhǎng)度切斷，自動(dòng)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(jìn)行精密變形為成品，同時(shí)切斷機(jī)切斷第二件材料并送入第一模。變形較大的根據(jù)需要送入第三模。成品被頂出裝置頂出落入收集帶送出機(jī)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(shè)備和我們自主研發(fā)的模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。新工藝只用到多工位連續(xù)冷鐓機(jī)，和搓絲機(jī)，但直接利用這套設(shè)備經(jīng)試驗(yàn)是不行的，我們從模具到中途的材料配比進(jìn)行了多次試驗(yàn)，終于找到了可以連續(xù)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(lái)保證，進(jìn)料選擇了盤卷材料，可以保證連續(xù)生產(chǎn)，而且材料的利用率提高到95%以上，一條生產(chǎn)線的產(chǎn)量可以達(dá)到日產(chǎn)10000件。

權(quán)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(tài)的鈦材料，在拉拔時(shí)采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個(gè)道次，每個(gè)道次加工量為上個(gè)道次加工量的50% ；拉拔好的盤卷材料送入高強(qiáng)度多工位冷鐓機(jī)，至少通過(guò)兩次冷鐓成型制成，且每次冷鐓成型變形量不超過(guò)50%。
2.根據(jù)權(quán)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(shí)施(1)選配材料選取的材料為盤卷退火狀態(tài)的鈦材料，在前期的鈦錠熔煉時(shí)要選取一級(jí)以上的海綿鈦，熔煉后的鈦錠要符合TAl ELI的標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)道次，道次加工量為傳統(tǒng)工藝的50%，成品完全退火態(tài)；(2)制備模具采用高強(qiáng)度多工位冷鐓機(jī)，根據(jù)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(jìn)入冷鐓機(jī)，以保證連續(xù)工作，冷鐓機(jī)的工作流程是，按設(shè)定的長(zhǎng)度切斷，自動(dòng)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(jìn)行精密變形為成品，同時(shí)切斷機(jī)切斷第二件材料并送入第一模；變形較大的根據(jù)需要送入第三模，成品被頂出裝置頂出落入收集帶送出機(jī)。

全文摘要：
本發(fā)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(tài)的鈦材料，在拉拔時(shí)采用小道次工藝，即每次退火后的變形增加一個(gè)道次，每個(gè)道次加工量為上個(gè)道次加工量的50％；拉拔好的盤卷材料送入高強(qiáng)度多工位冷鐓機(jī)，至少通過(guò)兩次冷鐓成型制成，且每次冷鐓成型變形量不超過(guò)50％。本發(fā)明新工藝的應(yīng)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(chǎn)的鈦緊固件從經(jīng)濟(jì)價(jià)值來(lái)比較，將比不銹鋼的同類產(chǎn)品具有更高的性價(jià)比，將使該產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大數(shù)倍。

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