鈦合金精密旋壓技術
發布時間：2019/03/23 點擊量：
旋壓成形技術制造的薄壁回轉體殼體構件解決了在車削加工時存在的剛度低、顫動大、加工精度低等技術問題或根本無法加工的技術難題，應用于航天領域具有諸多優勢。美國強力旋壓生產的φ3900mm大型導彈殼體，徑向尺寸精度達到0.05mm，表面粗糙度R a 為1.6~3.2um，壁厚差≤0.03mm。美國鈦制造公司采用1.5m 立式旋壓機旋壓Φ1524mm 的Ti-6Al-4V鈦合金導彈壓力容器封頭，每個封頭的旋壓時間為5min。民兵洲際導彈第二級固體發動機殼體采用了Ti-6Al-4V 鈦合金，并用強力旋壓成形，成形后的鈦合金殼體重量減輕30%。圍繞航天型號對輕質、高強、大型化航天需求，德國MT 宇航公司采用旋壓工藝制備出Φ 1905 mm 的高強Ti-15V-3Cr合金推進系統貯箱，并應用于歐洲阿爾法通信衛星巨型平臺，實現了衛星平臺的大幅度減重、增加有效載荷。我國的旋壓工藝與設備的研究源于60 年代初期，鈦合金的旋壓研究始于上世紀70 年代，經過40 多年來的發展，基本形成了從設備的研制到工藝開發一套成熟的體系。國內航天所用鈦合金及旋壓制品，如火箭發動機外殼、葉片罩、陀螺儀導向罩、內蒙皮等，Ti8Al1Mo1V 高鈦合金用于發動機葉片熱處理強化鈦合金旋壓成形;TB2 鈦合金用于小型噴管旋壓等。西安航天動力機械廠研制出國內最大直徑的鈦合金筒形件;通過正反2 道次普旋翻邊成功旋壓出Φ 500mm 的薄壁半圓鈦圈，零件用于空間飛行器微動力姿態調整。中國航天科技集團公司第703 研究所采用普旋與強旋相結合的技術，以TC3、TC4 2 種鈦合金板材為坯料，熱旋壓制備出了2 種鈦合金半球形(Φ 內522mmx2.0mm)、圓柱形儲箱殼體(Φ 163mmx2.0mm&x200mm 的杯形件Φ163mmx2.0mmx360mm 及Φ112mmx6.0mmx1000mm 的筒形件)。近幾年來，隨著計算機模擬技術的發展，數值模擬已廣泛應用于金屬部件旋壓成形過程的分析。航天材料及工藝研究所對TC4筒形件進行了計算機模擬，分析了旋輪攻角、旋輪運動軌跡、普旋道次等工藝參數對旋壓成形的影響規律，成功旋制了高深徑比的TC4 鈦合金筒形件。盡管鈦合金精密旋壓技術為航天領域提供了各類合金普旋成形高深徑比旋壓件，但從零件的工程化應用和旋壓成形的復雜性分析，還需進一步加強。總的來說，旋壓技術在國內航天工業獲得廣泛應用，但大直徑、薄壁整體鈦合金熱旋壓成形工藝尚無應用實例，直徑2.25 m 貯箱箱底整體旋壓技術、直徑5 m 低溫貯箱箱底瓜瓣成形、鈦合金及高溫合金復雜結構件成形等技術還處在工藝摸索階段。
