一种钛板材封头的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属材料加工工艺制造方法，特别是一种钛板材封头的制造方 法。
【背景技术】
[0002] 钛板是一种优良的工程结构材料，随着其用量的逐年扩大，在各种工程结构和设 备的加工制造中的应用越来越多。由于钛板的屈服强度与抗拉强度接近，屈服极限与弹性 模量的比值大，冷成形时存在塑性变形差，易开裂，且回弹力大，热成形温度范围窄、容易吸 收有害气体等缺点，使其成形加工比较困难，若方法不当或工艺不合理，往往造成工件无法 满足技术要求，成形较为困难，极容易造成成形时撕裂等问题，造成报废。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，从而提供一种钛板材封头的制造方 法，冲压过程稳定，变形均匀、顺畅，确定的热加工制度可行，工艺参数合理，工件尺寸控制 较好，金属流线分布合理，性能稳定。
[0004] 按照本发明提供的技术方案，一种钛板材封头的制造方法，包括：
[0005] (1)、模具设计：模具设计时，对成形过程和产品尺寸影响较大的因素主要是：上 模压头直径D 1，下模拉环出口直径D2，上、下模间的间隙Z，下模拉环圆角R的选用；
[0006] 上模：冲压后的封头在冷却过程中，金属收缩，使得封头直径减小。因此，上模设计 时，应适当加大上模压头直径的尺寸。上模压头直径D1 = Do (1+ ε % )，式中：Do为封头理 论直径，ε为封头直径的平均收缩量，取0.5~0.8%。上模材料：铸钢；
[0007] 下模：主要考虑下模拉环出口直径D2和下模拉环圆角R，它们是保证成形顺利进 行的关键尺寸。下模拉环出口直径D2 = Di+2Z，Z为上、下模间的间隙。Z值的确定取决于 坯料的公称厚度、坯料厚度的正公差以及成形后封头上部的增厚量等因素。Z和R值的大小 对成形质量的关系重大。Z，R过小，将使成形时的径向拉伸力增大，拉伸成形困难，并使工 件的减薄量增加，严重时，造成工件撕裂。过大的Z，R，易引起起皱。设计时，Z = I. 06t，R =(2. 5~3. 5) t，t为坯料板厚。下模材料：内模铸铁，外模铸钢；
[0008] (2)、下料：将所需钛板料用数控等离子火焰切割机下成圆形坯料，作为成形钛板 材封头的坯料；
[0009] (3)、模具打磨清理：压制前对模具进行打磨清理；
[0010] (4)、坯料前期处理：坯料边部需打磨清理，去除周边火焰切割时产生的氧化以及 周边毛刺；坯料冲压前将表面边部进行削斜处理，斜削角度为3~4°，边部最大削去厚度 为坯料厚度的10% ;加热前需要将钛板坯料表面清理干净，并涂覆硼硅酸盐润滑剂，硼硅酸 盐润滑剂的双面涂覆量为：1〇〇~200g/m2,涂覆时硼硅酸盐润滑剂温度为5~25°C ;
[0011] (5)、加热：采用天然气炉加热，在炉内垫放不锈钢板，经过第一次冷预成形的坯料 在炉内温度150~200°C时进炉，然后将炉内升温速度控制在180~200°C /小时，升温至 500~700°C，坯料在炉内保温时间为沿厚度方向I. 2~2. 5min/mm，终压温度控制在400~ 600 0C ；
[0012] (6)、冲压成形：成形工艺采用三次成形，第一次冷预成形，坯料在常温状态下进行 冲压，压制封头成形总高度的60~62%，然后将经过第一次冷预成形的坯料送入炉内加 热，加热到坯料温度达到500~700°C，进行第二次热预成形，压制封头成形总高度的73~ 75%，然后再将坯料送入炉内加热，加热到坯料温度达到450~650°C，进行第三次热终成 形，确保终压温度保持在400~600°C，压制封头成形总高度的100% ;
[0013] (7)、压鼓成形：使封头温度维护在100~500°C的状态下进行压鼓作业，多次进炉 加热，多次压鼓，从圆片的边缘开始，将模头和圆片对齐，不断通过控制旋转轮的旋转带动 圆片旋转，按照一定的顺序进行压制；
[0014] (8)、旋压成形：针对封头园角和直边的形成，使封头温度维护在100~500°C的状 态下进行旋压作业，用3~6台排枪喷火器对封头进行等间隔加热保温，确保钛板材温度始 终在100~500°C安全范围内；
[0015] (9)、切割坡口：选用等离子切割形式进行坡口加工，切割坡口前对封头按形面进 行校准，再定切割高度，切割坡口前封头内壁涂抹石灰水，防止切割飞溅粘在钛板材上，切 割坡口后，对坡口进行打磨光亮，去除一切切割残渣；
[0016] (10)、酸洗处理：将成型封头进行酸洗，去除表面的焊渣、熔渣、油污、氧化皮等污 物，将盐酸液均匀涂满封头外表面，盐酸浓度：7~19%，酸洗时间：15~30分钟，再使用大 量清水进行冲洗，在表面形成一层钝化膜；
[0017] (11)、打磨：封头上的划伤及其他缺陷，进行打磨处理；
[0018] (12)、渗透探伤检测：对封头缺陷检测，检验合格产品并入库；
[0019] (13)、封头堆叠：钛板材封头之间必须使用瓦楞纸对各个封头之间进行隔垫，防止 运输途中的颠簸造成封头的二次划伤。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明提供的一种钛板材封头的制造方法，冲压过程稳定， 变形均匀、顺畅，确定的热加工制度可行，工艺参数合理，工件尺寸控制较好，金属流线分布 合理，性能稳定；工件内径与模具压头直径一致，在冲压时工件与模具的贴合性好，工件冲 压后的收缩小；工件成形后的最大减薄处出现在工件底部，并沿底部向上端的方向逐渐变 小，在距工件上端边缘约IOOmm处开始增厚，其最大减薄率为9. 45 %，满足⑶130-87《钛制 设备技术条件》中减薄率< 15%的要求。
【附图说明】
[0021] 图1是钦板材封头广品不意图。
[0022] 图2是钛板材封头成形示意图。
[0023] 图2中：1.上模，2.钛板材坯料，3.下模。模具装配在专用的液压机上，由上模、 下模组成，成形时加热好的钛板圆形坯料放入下模上部凹腔内，上模下行挤压坯料成形为 封头毛坯。
【具体实施方式】：
[0024] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 实施例1
[0026] 本发明应用于<2 1962/90mm规格的TAl钛板封头，【具体实施方式】如下：
[0027] (1)、模具设计：封头直径1962mm，壁厚90mm，根据公式计算上模压头直径D1取 1972mm，下模拉环出口直径D2取2163mm，上、下模间的间隙Z取95. 4mm，下模拉环圆角R取 225mm ；
[0028] (2)、下料：采用数控等离子火焰切割机下料，钛板料坯料尺寸为D = 3160mm ;
[0029] (3)、模具打磨清理：压制前对模具进行打磨清理；
[0030] (4)、坯料前期处理：坯料边部需打磨清理，去除周