【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于緊固件，尤其是涉及一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法。
技術(shù)介紹
1、隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，新型飛機以及航天飛行器采用的連接技術(shù)水平不斷提高，未來高性能航空緊固件對其制造鈦合金材料提出了更高強度、更高疲勞性能要求。目前，用的tb3、tb8、tb9等高強鈦合金作為航空緊固件通常使用強度級不超過1300mpa，其加工技術(shù)已經(jīng)得到較好的解決。未來作為世界范圍內(nèi)航空緊固件領(lǐng)域發(fā)展趨勢的1300mpa級超高強度鈦合金緊固件其制造具有較高的難度，在制造過程中仍然存在著大量的問題，主要表現(xiàn)在熱鐓鍛成形難、加工中產(chǎn)生嚴(yán)重變形以及性能試驗中存在影響試驗結(jié)果的因素等方面。
2、為了保證緊固件良好的疲勞、持久等力學(xué)性能，緊固件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明文規(guī)定某些緊固件頭部不能采用切削加工成形，只能鐓制成形。頭部模具鐓制成形作為緊固件加工的首道工序，對產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。超高強度鈦合金因合金化程度較高、合金元素種類多樣，熱變形過程中的組織控制機制復(fù)雜、鍛造溫度區(qū)間較為狹窄，緊固件熱鐓成形雖然不易開裂，但容易產(chǎn)生折疊、型腔填充不滿等缺陷，導(dǎo)致緊固件成形質(zhì)量降低，制約了緊固件產(chǎn)品在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法。該頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法通過在鐓制前將超高強度鈦合金坯料的待變形區(qū)域加熱至700℃～730℃，該溫度低于超高強度鈦合金材料的固溶處理溫度，確保待變形區(qū)域具有良好的可加工性及金屬流
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
3、步驟一、將超高強度鈦合金直條棒料進行表面處理后切斷，得到超高強度鈦合金坯料；
4、步驟二、對步驟一中得到的超高強度鈦合金坯料的待變形區(qū)域進行加熱，然后將待變形區(qū)域轉(zhuǎn)移至鐓制模具內(nèi)進行鐓鍛成形，得到緊固件頭部結(jié)構(gòu)；所述加熱的溫度為700℃～730℃。
5、上述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟一中所述超高強度鈦合金直條棒料為熱加工態(tài)棒材。
6、現(xiàn)有技術(shù)中緊固件用棒材的交付狀態(tài)通常為退火態(tài)(m態(tài))或固溶態(tài)(st態(tài))，其中退火狀態(tài)是為了消除棒材加工應(yīng)力同時均勻組織，固溶狀態(tài)使合金具有較低的流變應(yīng)力，利于鐓制成型。但對于超高強鈦合金性能對熱處理敏感，緊固件在鐓制成型后滾絲前需進行固溶+時效處理，前期針對棒材的退火或固溶處理均會對后期固溶+時效處理后的性能產(chǎn)生不利影響，尤其是會降低棒材的塑性，不利于后續(xù)滾絲加工；故本專利技術(shù)采用熱加工態(tài)棒材為原料制備緊固件。
7、上述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟一中所述超高強鈦合金的強度等級不小于1300mpa級。
8、上述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟二中所述加熱采用感應(yīng)線圈加熱，所述加熱的時間為3s～5s。
9、本專利技術(shù)通過設(shè)置加熱的時間，既能夠確保整個待變形區(qū)域溫度均滿足進行一次沖壓成型的要求，又能有效控制桿部熱影響區(qū)。
10、上述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟二中所述轉(zhuǎn)移的時長不超過2s。
11、本專利技術(shù)通過加熱后將待變形區(qū)域快速轉(zhuǎn)移至鐓制模具內(nèi)進行鐓鍛成形，能夠減少轉(zhuǎn)移過程中待變形區(qū)域降溫帶來的風(fēng)險。
12、上述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟二中所述鐓鍛成形為一次沖壓成型，所述鐓鍛成形的沖壓速度為4mm/s～5mm/s。
13、本專利技術(shù)通過采用一次沖壓成型能夠保證頭部流線的完整，通過控制沖壓速度為4mm/s～5mm/s，在待變形區(qū)域具有良好加工性的狀態(tài)下完成頭部鐓制，避免產(chǎn)生折疊、型腔填充不滿等缺陷。
14、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
15、1、本專利技術(shù)通過在鐓制前將超高強度鈦合金坯料的待變形區(qū)域加熱至700℃～730℃，該溫度低于超高強度鈦合金材料的固溶處理溫度，能夠確保待變形區(qū)域具有良好的可加工性及金屬流動性進行鐓鍛成形，避免頭部產(chǎn)生折疊、型腔填充不滿等缺陷；同時該溫度不影響后續(xù)進行提高緊固件性能的熱處理，能夠保證緊固件整體組織及性能均勻一致，進而提高緊固件成形質(zhì)量。
16、2、本專利技術(shù)通過采用感應(yīng)線圈短時加熱以及單獨加熱材料變形區(qū)域的方式進行鐓制成型，充分考慮到材料加熱的有效性，既能夠保證頭部結(jié)構(gòu)滿足表面及內(nèi)部組織要求，同時保證桿部不受加熱溫度影響，降低對緊固件桿部性能的影響。
17、3、本專利技術(shù)在普通溫鐓機上即可生產(chǎn)，無需針對超高強度鈦合金進行專用設(shè)備和模具設(shè)計，能夠降低生產(chǎn)成本，且該成形方法簡單、易于推廣。
18、下面通過附圖和實施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
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1.一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟一中所述超高強度鈦合金直條棒料為熱加工態(tài)棒材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟一中所述超高強鈦合金的強度等級不小于1300MPa級。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟二中所述加熱采用感應(yīng)線圈加熱，所述加熱的時間為3s～5s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟二中所述轉(zhuǎn)移的時長不超過2s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟二中所述鐓鍛成形為一次沖壓成型，所述鐓鍛成形的沖壓速度為4mm/s～5mm/s。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟一中所述超高強度鈦合金直條棒料為熱加工態(tài)棒材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超高強度鈦合金緊固件頭部結(jié)構(gòu)鐓制成形方法，其特征在于，步驟一中所述超高強鈦合金的強度等級不小于1300mpa級。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周偉，辛社偉，賈安濤，徐海龍，楊健，王曉，趙圣澤，楊海瑛，侯紅苗，
申請(專利權(quán))人：西北有色金屬研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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