一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属成形加工技术领域，特别涉及一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法。
【背景技术】
[0002]型材零件是构成飞机主承力框架的重要结构件，其成形质量直接关系到飞机的装配精度、整机气动外形、使用寿命，成为影响飞机研制及保证飞机整体服役性能的技术关键，也是影响飞机制造周期、成本和效益的主要因素之一。
[0003]下面介绍现有常用的型材零件成形技术:
[0004]1、型材电热拉弯成形技术
[0005]钛合金在室温条件下塑性较差，通过提升温度使其塑性增加，采用自阻加热方法，通过低压大电流使型材自身加热，是钛合金型材拉弯成形的重要且有效的措施之一。钛合金型材电热拉弯成形工艺是利用钛合金导热性能低、电阻系数大的特性，在型材坯料弯曲成形过程中持续通过较大的电流，利用该段型材坯料自身电阻产生的焦耳热进行加热，加热到成形温度并带电拉弯成形的工艺。能够较好地解决钛合金型材室温塑性差难成形的技术难点，可广泛应用于军事战车、军用船舶、飞行器上的框、缘条等结构零件的弯曲成形。国内在90年代开始研宄自阻加热拉弯成形技术，采用工艺路线主要为:坯料通电加热、到温断电、拉伸+拉弯+拉伸、热校形、卸载。美国Cyril Bath公司为满足波音公司复合材料机身钛合金框梁零件的需求，与钛合金制造商RTI国际金属公司合作开发钛合金电热拉弯设备，在波音公司787飞机上取得实际工程应用。
[0006]2、钛合金型材自阻加热拉弯成形与热蠕变技术
[0007]申请号为201210303645.3的专利申请文件公开了一种型材热拉弯蠕变复合成形系统及其使用方法。采用自阻加热系统对型材进行加热，直至型材温度达到预设的拉弯成形温度值，经过预拉、包覆、补拉过程完成拉弯成形，再采用安装于拉弯机平台上的加热箱使型材保持蠕变温度，完成蠕变过程。
[0008]上述技术方案在实际运用中，工艺经历多次热循环，容易造成型材强度低于母材，难以满足性能要求。若采用钛合金型材电热拉弯成形后再在加热炉内热处理提高强度的工艺，为防止热处理变形，型材电热拉弯成形后的零件需要通过复杂的专用夹具夹持住，工装还必须能够提供巨大的合模力，将夹具与零件一起放置在加热炉内进行热处理，工艺过程复杂，且专用工装复杂且仅能提供合模压力，变形控制效果不明显。
【发明内容】
[0009]为解决现有技术的问题，本发明提出一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法，解决实际生产中型材贴模困难且强度降低的问题。通过自阻加热的方式，在拉弯模具内进行钛合金型材拉弯成形，固溶淬火时型材仍然在拉弯模具内。冷却淬火后在均温炉辅助下通过时效强化调控钛合金型材强度，使获得的零件达到性能要求。
[0010]为实现上述目的，本发明提供了一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法，该方法包括:
[0011]在型材坯料表面涂抹防氧化陶瓷涂层；
[0012]开启均温炉，使所述均温炉升温至第一温度；
[0013]通过固定部件将型材两端固定；
[0014]对型材加热，温度升至第一温度，在所述均温炉的作用下，使型材的温度稳定在第一温度允许范围；
[0015]在第一温度允许范围内，按照固定部件在拉弯模具上的运动轨迹，将型材拉弯成形至贴模，并保持拉弯成形过程中补拉量不变；
[0016]在所述拉弯模具端输入保护气体，使得型材的加热段处于气体保护状态下；
[0017]对型材进一步加热，升温至第二温度，并使型材的温度在固溶时间段内稳定在第二温度允许范围；
[0018]在第二温度允许范围内，将靠模与所述拉弯模具合模；
[0019]固溶完成后，对型材进行强制冷却淬火至室温，在淬火过程中，使型材在靠模与拉弯模具合模后的腔体内处于模具约束状态；同时，关闭保护气体；
[0020]调节均温炉的温度为第三温度；
[0021]在保持补拉量的状态下，将腔体内的型材调温至第三温度，在所述均温炉的作用下，使型材的温度在时效时间段内稳定在第三温度允许范围；
[0022]达到时效时间段后，腔体内的型材自然冷却至室温，获得钛合金型材零件。
[0023]优选地，该方法在所述调节均温炉的温度为第三温度的步骤之前还包括:
[0024]对腔体内的型材加热，温度升至第一温度，在第一温度允许范围内对型件进行补拉；同时，保持补拉时的变形量不变。
[0025]优选地，所述第一温度的范围为:500°C?700°C。
[0026]优选地，所述第二温度的范围为920°C?950°C。
[0027]优选地，所述第三温度的范围为480°C?600°C。
[0028]优选地，所述升温的方法为电流自阻加热。
[0029]优选地，所述固定部件为夹钳。
[0030]上述技术方案具有如下有益效果:本技术方案与原工艺相比，在工装角度方面，减少了加热炉内防止热处理变形使用的专用工装模具，提高了型材本身的加热效率，提高了能量利用率；型材零件方面，既保证了成形精度又调控了性能。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明提出的一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法流程图之一；
[0033]图2为本发明提出的一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法流程图之二 ；
[0034]图3为本实施例的钛合金型材固溶示意图；
[0035]图4为为本实施例钛合金型材冷却示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]本技术方案的工作原理为:本技术方案分为至少包括三个阶段:型材电热拉弯成形、电热固溶处理、电热时效处理。为有效控制零件的形状尺寸变化，还可以在电热时效处理之前进行补拉。在型材电热拉弯成形过程中，本技术方案基于成形模具进行原位热处理，取消了传统工艺中的移炉工序，不需要配置专用热处理时效炉，通过辅助均温炉(起保温作用)解决均温问题。在型材电热拉弯成形阶段、电热固溶处理阶段，采用电流自阻加热为升温方式，以均温炉起到保温均温作用，与传统炉内辐射加热方式相比，既显著提升加热效率及降低了能耗，又能保证温度的均匀性在允许值范围内。
[0038]基于上述工作原理，本发明提出一种钛合金型材拉弯成形并原位热处理方法。如图1所示。该方法包括:
[0039]步骤101):在型材坯料表面涂抹防氧化陶瓷涂层；
[0040]步骤102):开启均温炉，使所述均温炉升温至第一温度Tl ;
[0041]步骤103):通过固定部件将型材两端固定；
[0042]步骤104):对型材加热，温度升至第一温度Tl，在所述均温炉的作用下，使型材的温度稳定在第一温度Tl允许范围内；
[0043]步骤105):在第一温度Tl允许范围内，按照固定部件在拉弯模具上的运动轨迹，将型材拉弯成形至贴模，并保持拉弯成形过程中补拉量不变；
[0044]步骤106):在所述拉弯模具端输入保护气体，使得型材的加热段处于气体保护状态下；
[0045]步骤107):对型材进一步加热，升温至第二温度T2，并使型材的温度在固溶时间段内稳定在第