一种通用型钛合金薄壁U型材矫直夹持钳口及其矫直方法

摘要

本发明公开了一种通用型钛合金薄壁U型材矫直夹持钳口及其矫直方法，包括外夹持钳口和内夹持钳口，所述外夹持钳口呈凹状等边直角形状，内夹持钳口为与外夹持钳口相匹配的C形直角边钳口；所述的外夹持钳口和内夹持钳口采用螺纹连接方式、销钉/销孔连接方式或锥面连接方式与矫直机连接，使得待矫直的U型材两端的底边及一个立边同时被牢固夹持。本发明的技术效果和优点：采用一套U型材夹持钳口，可夹持不同规格U型材实现张力矫直，有很高的通用性；钳口与型材的接触面采用五面体形锥形细牙，既有利于矫直过程的加热效率，又能降低对型材表面的划伤，延长工模具寿命；每支型材矫直2次便可实现目标。

说明书

技术领域

本发明属于有色金属加工领域，具体涉及一种通用型钛合金型材矫直夹持钳口，特别是一种适用于薄壁钛合金U型材矫直的通用夹持钳口及其矫直方法。

背景技术

钛合金型材是一种近终形的半成品，不需加工或经过少量加工后可直接作为构件使用，具有结构效益高的特点，在航空、航天、海洋、兵器及舰船等领域具有很广阔的应用空间。在各种截面形式中，U形截面是最常用的形式之一。国际上目前制备钛合金型材的主流方法是采用正挤压法。在挤压U型材时，由于其不属于中心对称形状，金属通过U形模孔时，各区域流动不均匀，导致型材内部存在较大应力，从而导致型材不可避免的出现弯曲及扭拧，仅通过优化挤压模具结构无法完全消除上述弯曲及扭拧，需采用拉伸矫直方法达到型材要求的平直度。

在对钛合金U型材进行拉伸矫直时，若仅单独对U形截面的底边或某一立边施加载荷，未施加载荷的部分则会变形滞后，型材整体变形不同步，矫直后易出现大弯，无法实现矫直。同时钛合金U型材的规格多达几十种，为每一个规格制作一套夹持钳口，成本太高。为了降低工模具制作成本，提高矫直效率，有必要提供一种完善的、通用的、适用于多种规格钛合金U型材矫直的夹持钳口及其矫直方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用的通用型钛合金薄壁U型材矫直夹持钳口。

一种通用型钛合金薄壁U型材矫直夹持钳口，包括外夹持钳口和内夹持钳口，所述外夹持钳口呈凹状等边直角形状，内夹持钳口为与外夹持钳口相匹配的C形直角边钳口；U型材一端的直角边与外夹持钳口紧密接触，对应U型材内表面与内夹持钳口紧密相贴，通过外夹持钳口与内夹持钳口相互咬合施加压力，外夹持钳口与内夹持钳口夹紧U型材的底边和立边，待矫直的U型材的另一端同侧位置与上面加紧方式相同；所述的外夹持钳口和内夹持钳口采用螺纹连接方式、销钉/销孔连接方式或锥面连接方式与矫直机连接，使得待矫直的U型材两端的底边及一个立边同时被牢固夹持。

所述的外夹持钳口的直角凹槽两边尺寸大于U型材底边宽和立边高。

所述的内夹持钳口与U型材底边接触面的宽度，小于U型材底边宽度。

所述的内夹持钳口与U型材接触面角度为91°～92°，外夹持钳口夹角90°±0.5°。

外夹持钳口和内夹持钳口与U型材接触面为五面体锥形细牙，牙间距4mm，牙高2mm。

将待矫直U型材一侧直角边放置到外夹持钳口中，型材底边和一个立边的外表面与外夹持钳口两直角面接触；内夹持钳口与对应外夹持钳口接触的型材内表面相接触，外夹持钳口和内夹持钳口相互咬合施加压力，从而使钳口同时加紧型材的两个边。

所述的外夹持钳口和内夹持钳口一端均设置有梯形状的安装座，所述安装座上开设销孔，均采用螺纹连接方式、销钉/销孔连接方式或锥面连接方式与矫直机连接。

本发明还提供一种通用型钛合金薄壁U型材矫直方法，包括:

步骤1，对卧式挤压机挤压出TC4钛合金U型材，进行切断、退火热处理；

步骤2，将步骤1的制得的钛合金U型材一端，夹持在已安装在张力矫直机上的一对矫直夹持钳口上，确保U型材开口朝上方便观察，同时再将另一端夹紧；

步骤3，将步骤2夹紧后的型材进行张力矫直，通电加热，升温的同时给型材施加一定的张力，以90℃/min的速度升温至700℃后，型材的延伸量控制在4％，保温15-20min，然后逐步降温并减小拉伸力，待温度低于200℃后断电空冷至室温；

步骤4，将步骤3矫直后的钛合金U型材换成夹持另一直角边夹持，再进行矫直，按照步骤3所示矫直要求完成矫直；

步骤5，将步骤4得到的型材，按照表面处理工艺要求，打磨、喷砂、酸洗，清洗后获得薄壁U形钛合金型材。

优选的，TC4钛合金U型材的宽、高、壁厚规格为：80×80×5mm。

本发明的技术效果和优点：

(1)采用一套U型材夹持钳口，可夹持不同规格U型材实现张力矫直，有很高的通用性；

(2)钳口与型材的接触面采用五面体形锥形细牙，既有利于矫直过程的加热效率，又能降低对型材表面的划伤，延长工模具寿命；

(3)每支型材矫直2次便可实现目标；

(4)此钳口夹持方式矫直后型材平直度≤2mm/m，远高于其他夹持方式；

(5)此夹持方式矫直后的型材端头无破坏，成品率高。

(6)本矫直方法，采用同一种方案解决了不同规格U型材矫直目的。直接将原U型材矫直效率提升了3倍，原来1支U型材需要反复进行多个边的点式压力矫直和拉伸矫直结合达到矫直目的，改进后最多只需矫直2次，遍可实现U型材平直度要求，不仅提高生产制造效率，而且使制造成本、人员成本、设备运行成本等大大降低；

(7)与传统夹持钳口相比，本方法不但有利于型材的矫直，而且钳口夹持处型材表面质量得到了保证，矫直出的型材平直度精度高，无端头损失，可操作性强，通用于目前所有薄壁钛合金U型材的夹持。

(8)经过实际应用证明，采用该矫直方法对钛合金U型材矫直后，矫直成品率稳定提升，具有很高的实用性及经济效益，为钛合金型材的工程化提供了强有力的技术保障。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发侧面结构示意图；

图3为本发明夹持待矫直U型材状态图。

1、外夹持钳口；2、内夹持钳口；3、U型材；4、销孔

5、五面体锥形细牙；6、安装座

具体实施方式

下面将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。

如图1-图3所示，一种通用型钛合金薄壁U型材矫直夹持钳口，包括外夹持钳口1和内夹持钳口2，所述外夹持钳口1呈凹状等边直角形状，内夹持钳口2为与外夹持钳口相匹配的C形直角边钳口；U型材3一端的直角边与外夹持钳口1紧密接触，对应U型材3内表面与内夹持钳口2紧密相贴，通过外夹持钳口1与内夹持钳口2相互咬合施加压力，外夹持钳口与内夹持钳口夹紧U型材3的底边和立边，待矫直的U型材3的另一端同侧位置与上面加紧方式相同；所述的外夹持钳口和内夹持钳口采用螺纹连接方式、销钉/销孔连接方式或锥面连接方式与矫直机连接，使得待矫直的U型材两端的底边及一个立边同时被牢固夹持。

优选的，所述的外夹持钳口1的直角凹槽两边尺寸大于U型材底边宽和立边高。

优选的，所述的内夹持钳口1与U型材底边接触面的宽度，小于U型材底边宽度。

优选的，所述的内夹持钳口2与U型材3接触面角度为91°～92°，外夹持钳口夹角90°±0.5°。

优选的，外夹持钳口和内夹持钳口与U型材接触面为五面体锥形细牙5，牙间距4mm，牙高2mm。

优选的，将待矫直U型材一侧直角边放置到外夹持钳口中，型材底边和一个立边的外表面与外夹持钳口两直角面接触；内夹持钳口与对应外夹持钳口接触的型材内表面相接触，外夹持钳口和内夹持钳口相互咬合施加压力，从而使钳口同时加紧型材的两个边。

优选的，所述的外夹持钳口和内夹持钳口一端均设置有梯形状的安装座6，所述安装座上开设销孔4，均采用螺纹连接方式、销钉/销孔连接方式或锥面连接方式与矫直机连接。

本装置在使用时：

将待矫直的U型材3的一端放入外矫直钳口中，同时内矫直钳口压入U型材内腔，外夹持钳口1和内夹持钳口2相向运动将U型材3紧紧夹住。将待矫直U型材3的另一端按上述过程重复操作，从而实现对待矫直的U型材3两端的底边及其中1个立边同时牢固夹持。外夹持钳口1和内夹持钳口2采用螺纹连接方式或销钉/销孔连接方式与矫直机连接。在电加热条件下进行钛合金U型材矫直，此结构有利于实现型材轴向拉伸和周向旋转。该钳口可以很好的保证良好的加热效果且不打滑、不造成型材表面划伤，还可以实现一个钳口对多种尺寸规格的U型材矫直效果。

本发明还提供一种通用型钛合金薄壁U型材矫直方法，包括:

步骤1，对卧式挤压机挤压出TC4钛合金U型材，进行切断、退火热处理；

步骤2，将步骤1的制得的钛合金U型材一端，夹持在已安装在张力矫直机上的一对矫直夹持钳口上，确保U型材开口朝上方便观察，同时再将另一端夹紧；

步骤3，将步骤2夹紧后的型材进行张力矫直，通电加热，升温的同时给型材施加一定的张力，以90℃/min的速度升温至700℃后，型材的延伸量控制在4％，保温15-20min，然后逐步降温并减小拉伸力，待温度低于200℃后断电空冷至室温；

步骤4，将步骤3矫直后的钛合金U型材换成夹持另一直角边夹持，再进行矫直，按照步骤3所示矫直要求完成矫直；

步骤5，将步骤4得到的型材，按照表面处理工艺要求，打磨、喷砂、酸洗，清洗后获得薄壁U形钛合金型材。

优选的，TC4钛合金U型材的宽、高、壁厚规格为：80×80×5mm。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。