深潜器载人球体用耐压钛合金半球制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钛合金加工技术领域，具体涉及一种深潜器载人球体用耐压钛合金半 球制备工艺。
【背景技术】
[0002] 钛合金具有比强度高，在海水中能耐局部和均匀腐蚀，有高的疲劳性能和腐蚀疲 劳极限，并且有足够高的断裂韧性和耐海水应力腐蚀开裂等性能，是制作深海潜水器耐压 载人球体的极佳材料。载人舱球壳是潜水器的最重要构件，它的设计和制作质量是潜水器 性能和机组人员安全的重要保证。已有技术采取的是6片瓜瓣组焊成半球，再由两半球对 焊成球壳，焊缝多，制造工艺复杂。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种深潜器载人球体用耐压钛合金半球制备工艺，通过设计制作专用 冲压模具，在特定的工艺条件下，通过合理的压力、温度和变形量下，实现冲压成形制作耐 压半球体。
[0004] 本发明包括如下步骤： 第一步，根据目标球体尺寸将冲压所用TC4ELI钛合金厚板裁切为圆形，作为待冲压板 坯； 第二步，根据目标球体尺寸及TC4ELI钛合金材料膨胀系数设计成形模具； 第三步，在待冲压板坯及成形模具表面涂敷防氧化润滑涂层； 第四步，将待冲压板坯加热至850~930°C，保温2~4小时； 第五步，将加热后的待冲压板坯放置在成形模具的下模上，使用3000吨以上压机冲 压，冲压速率10~l〇〇mm/s ;冲压过程要严格控制温降，当待冲压板坯温度下降至700°C以 下时停止冲压，待温度下降至500°C时，脱离上下模，将待冲压板坯重新回炉加热至850~ 930°C，保温2~4小时后再次放置在成形模具的下模上进行第二次冲压，如此循环直至将 待冲压板坯冲压成半球。
[0005] 选择钛合金型材热挤压用玻璃润滑剂的外涂粉作为防氧化润滑涂层。
[0006] 所述第五步中的冲压次数为2~3次。
[0007] 相较于现有技术，本发明具有以下优点：整半球冲压成形焊接成球壳较多瓜瓣组 焊可大量减少焊缝，在球体尺寸精度控制、球体承压及安全性能方面均具有明显优势。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明所述成型模具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009] 下面所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实 施例，都属于本发明保护的范围。
[0010] 第一步，根据深潜器载人球体半球成型尺寸将冲压所用TC4ELI钛合金厚板裁切 为圆形，作为待冲压板还，尺寸为①3150X90mm; 第二步，根据深潜器载人球体半球成型尺寸及后续加工需要，结合TC4ELI钛合金膨胀 系数，经过钢材、纯钛等材料对比试验的基础上，设计和确定最终模具尺寸。图1为本发明 制备钛合金半球成型模具示意图。图中3为模具上模半球，通过连接杆与压力机1连接；4 为下模环体，固定在支座5上。2作为压边圈，起到在冲压过程中固定下模的作用； 第三步，在待冲压板坯及成形模具表面涂敷防氧化润滑涂层，最好选择钛合金型材热 挤压用玻璃润滑剂的外涂粉作为防氧化润滑涂层；所述钛合金型材热挤压用玻璃润滑剂（ CN201310481682.8)由宝钛集团有限公司联合北京天力创玻璃科技开发有限公司，北京有 色金属研宄总院研发生产。
[0011] 第四步，将待冲压板坯放入加热炉，炉温从700°C开始，加热速度60~120°C/小 时，加热到850~930°C，保温2~4小时； 第五步，将加热后的待冲压板坯放置在成形模具的下模上，并对中，使用3000吨以上 压机冲压，冲压速率10~l〇〇mm/S ;冲压过程要严格控制温降，使用测温仪检测坯料温度， 当待冲压板坯温度下降至700°C以下时停止冲压，待温度下降至500°C时，脱离上下模，将 待冲压板坯重新回炉加热至850~930°C，保温2~4小时后再次放置在成形模具的下模上 进行第二次冲压，如此循环2~3次即可将待冲压板坯冲压成半球。
[0012] 冲压成型的半球尺寸检测结果：
冲压半球的设计性能及实际检测结果：
通过尺寸检测和性能对比，冲压制成的钛合金半球满足设计要求。表明本发明制作深 潜器载人球体用耐压钛合金半球可行。
【主权项】
1. 一种深潜器载人球体用耐压钛合金半球制备工艺，其特征在于包括如下步骤： 第一步，根据目标球体尺寸将冲压所用TC4ELI钛合金厚板裁切为圆形，作为待冲压板 坯； 第二步，根据目标球体尺寸及TC4ELI钛合金材料膨胀系数设计成形模具； 第三步，在待冲压板坯及成形模具表面涂敷防氧化润滑涂层； 第四步，将待冲压板坯加热至850~930°C，保温2~4小时； 第五步，将加热后的待冲压板坯放置在成形模具的下模上，使用3000吨以上压机冲 压，冲压速率10~l〇〇mm/s ;冲压过程要严格控制温降，当待冲压板坯温度下降至700°C以 下时停止冲压，待温度下降至500°C时，脱离上下模，将待冲压板坯重新回炉加热至850~ 930°C，保温2~4小时后再次放置在成形模具的下模上进行第二次冲压，如此循环直至将 待冲压板坯冲压成半球。2. 根据权利要求1所述的深潜器载人球体用耐压钛合金半球制备工艺，其特征在于： 选择钛合金型材热挤压用玻璃润滑剂的外涂粉作为防氧化润滑涂层。3. 根据权利要求1或2所述的深潜器载人球体用耐压钛合金半球制备工艺，其特征在 于：所述第五步中的冲压次数为2~3次。
【专利摘要】一种深潜器载人球体用耐压钛合金半球制备工艺，第一步，根据目标球体尺寸将冲压所用TC4 ELI钛合金厚板裁切为圆形，作为待冲压板坯；第二步，根据目标球体尺寸及TC4 ELI钛合金材料膨胀系数设计成形模具；第三步，在待冲压板坯及成形模具表面涂敷防氧化润滑涂层；第四步，将待冲压板坯加热至850～930℃，保温2～4小时；第五步，将加热后的待冲压板坯放置在成形模具的下模上冲压，冲压过程要严格控制温降，当待冲压板坯温度下降至700℃以下时停止冲压重新回炉加热后进行第二次冲压，如此循环直至将待冲压板坯冲压成半球。本发明较多瓜瓣组焊可大量减少焊缝，在球体尺寸精度控制、球体承压及安全性能方面均具有明显优势。
【IPC分类】B21D22/02, B21D37/18
【公开号】CN104923603
【申请号】CN201510345588
【发明人】贾栓孝, 王韦琪, 张永强, 冯雅奇, 王剑虹, 苑晓刚, 谢爱军, 潘长标
【申请人】宝鸡钛业股份有限公司, 宝色特种设备有限公司, 无锡市前洲西塘锻压有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月23日