CN101664759A - 一种小规格厚壁钛合金管材制备方法 - Google Patents
一种小规格厚壁钛合金管材制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种小规格厚壁钛合金管材制备方法，将退火后的半成品钛合金管材矫直，从钛合金管材的一端向内表面喷30～60目的砂2～3分钟，然后再从另一端喷30～60目的砂2～3分钟；清洗干净后用酸液清洗3～5分钟，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小砂粒，并用高压水冲洗管子内外表面，高压空气吹干，然后进行3～6个道次的冷轧，每道次轧制变形量应控制在25～35％，最终轧制成预设规格的钛合金管材。按本发明提供的工艺进行钛合金管材的内表面微裂纹的处理，材料损耗小，去除量均匀，不会造成管材壁厚偏差，不会对壁厚造成影响，提高成品率。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种小规格厚壁钛合金管材制备方法。
背景技术
TA18钛合金管材因密度小、比强度高、耐蚀性好、无磁性、线膨胀系数小等优点，在航空航天和民用多种飞机上作为液压、燃油等管路系统应用。航空用TA18钛合金小规格管材，通常为Φ8mm、Φ10mm、Φ12mm等不同壁厚尺寸规格管材，并且对各项性能要求较高，对于这种小规格钛合金管材的冷加工，道次多，内表面质量不易控制，冷加工过程中内表面容易形成纵向微裂纹，造成成品率低。
就管材的内表面微裂纹处理而言，目前常用的有镗孔、珩磨、射流强酸洗等几种方法。镗孔容易造成壁厚尺寸偏差大，效率低，而且当管材内径小于Φ13mm时，镗孔效率更低，甚至无法操作；珩磨能够对壁厚尺寸纠偏，但是生产效率低，加工成本高，不适合大生产，而且对于内径小于Φ13mm的管材无法处理；射流强酸洗效率高、能够满足内径小于Φ13mm管材的处理，但是设备复杂、酸浓度不稳定、对环境易造成污染。以上对管材内表面的处理方法，均无法更好的满足内孔小于Φ13mm的小规格钛合金管材内表面微裂纹的处理。
如果在钛合金管材加工过程中对内表面进行预处理，就会减少微裂纹的产生，从而提升管材内表面质量，提高管材成品率。就目前为止，尚未见此方面的报道。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种小规格厚壁钛合金管材制备方法，该方法将钛合金半成品管材内表面微裂纹的处理与管材冷轧相结合，提升小规格厚壁钛合金管材内表面质量，提高管材成品率。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种小规格厚壁钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：
1)将退火后的半成品钛合金管材矫直，并按长度1.2～1.8m切割分段；
2)从钛合金管材的一端以2～3m/s的流速向内孔喷30～60目的砂2～3分钟，然后再从另一端以同样的流速喷30～60目的砂2～3分钟；
3)将钛合金管材内表面残留的砂粒吹干净，并用高压水冲洗管材内表面2～3次；
4)用含有HF和HNO3的酸液清洗，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小砂粒，HF的体积百分比为3～5％，HNO3的体积百分比为35～45％；然后用高压水冲洗，并吹干；
5)然后进行3～6道次的冷轧，轧制成预设规格的钛合金管材，其中，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为750～780℃；每完成2道次的轧制之后，在下次轧制前按步骤2)进行一次钛合金管材内表面喷砂处理以及步骤3)的清除处理。
所述的小规格钛合金管材其内径为Φ5～Φ13mm。
所述的砂为刚玉。
所述的在向钛合金管材内表面喷砂时，管材以5～10转/分钟的速度旋转。
所述的每道次冷轧变形量控制在25％～35％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.87。
所述的冷轧为在上一道次冷轧、退火后，在下一道次冷轧前酸洗去除钛合金管材内、外表面氧化层。
所述的冷轧为在对钛合金管材进行最后一个道次冷轧前用80～100目砂对管材内表面进行步骤2)的喷砂处理以及步骤3)的清除处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1、按本发明提供的工艺进行钛合金管材加工时对内表面微裂纹的处理，材料损耗小，去除量均匀，不会造成管材壁厚偏差；对于管材内表面0.02～0.03mm深度的裂纹，可选用30～60目的刚玉，喷砂4～6分钟能够完全去除，且不会对壁厚造成影响；
2、按本发明提供的工艺进行钛合金管材内表面微裂纹的处理，管材内表面质量好，内孔经喷砂+酸洗方式处理后的管材，采用25％～35％变形量冷轧后，管材的内表面光滑，无纵向发纹；
3、按本发明提供的工艺进行钛合金管材的内表面微裂纹处理，能够提高成品率，采用常规工艺制造钛合金小规格管材，如Φ8×1×Lmm(L＝500～3000mm)厚壁管，用长度3mm、宽度0.10mm、深度0.05mm的标准伤进行超声波探伤，合格率为25％～30％，而选用喷砂+酸洗方法对半成品管材内孔处理后，合格率达到48％。
具体实施方式
下面对本发明做详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供一种小规格钛合金管材内表面处理方法，采用喷砂+酸洗方法对半成品管材内孔处理后，再进行冷轧、退火处理，能够有效的去除内径为Φ5～Φ13mm的小规格钛合金管材内表面的微裂纹。
实施例1制备规格为外径8mm、壁厚1mm(Φ8×1mm)的TA18钛合金管材。
1)将退火后外径为Φ16mm、壁厚为2.3mm的半成品钛合金管材矫直，直线度达到3mm/m即可，按长度1.8m切割分段；
2)喷砂：从钛合金管材的一端以2m/s的流速向内孔喷36目的刚玉2分钟，然后再从另一端以同样的流速喷36目的刚玉2分钟，即对内表面喷两次刚玉；在喷刚玉时管材以5转/分钟的速度旋转；
3)清理：将钛合金管材内表面残留的砂粒用压力为0.6MPa的高压空气吹干净，并用4MPa的高压水冲洗钛合金管材内表面两次；
4)酸洗：用含有HF和HNO3的酸液清洗3分钟，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小刚玉颗粒，酸液为：体积百分比3％的HF+体积百分比35％的HNO3，余量为水，清洗后用高压水冲洗干净，并用高压空气吹干；
5)在LD15冷轧管机上经过4个道次冷轧至成品Φ8×1mm，每次轧制的变形量应控制在35％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.8，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为750℃，每轧制两个道次进行一次步骤2)的喷砂处理，砂粒选用36目刚玉，在进行最后一个道次冷轧前用80目砂对钛合金管材内表面进行喷砂处理以及喷砂后的清除处理；最后得到规格为Φ8×1mm的成品管材。
实施例2制备规格为外径8mm、壁厚1mm(Φ8×1mm)的TA18钛合金管材。
1)将退火后的外径为Φ16mm，壁厚为2.5mm的半成品钛合金管材矫直，直线度达到3mm/m即可，并用车床或切管机按长度为1.5m将管材切割分段；
2)喷砂：从钛合金管材的一端以2.5m/s的流速向内孔喷48目的刚玉2分钟，然后再从另一端以同样的流速喷48目的刚玉2分钟，即对内表面喷两次刚玉；在喷刚玉时管材以8转/分钟的速度旋转；
3)清理：将钛合金管材内表面残留的砂粒用0.6MPa的高压空气吹干净，并用4MPa的高压水冲洗管材内表面两次；
4)酸洗：用含有HF和HNO3的酸液清洗4分钟，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小刚玉颗粒，酸液为：体积百分比4％的HF+体积百分比38％的HNO3，余量为水，然后用高压水冲洗干净，并高压空气吹干；
5)在LD15冷轧管机上经过5个道次冷轧至成品Φ8×1mm，每次轧制变形量控制在30％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.7，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为750℃，并在每下一道次冷轧前酸洗去除钛合金管材内、外表面氧化层；每完成两个道次轧制、退火后，在下一次轧制前进行一次步骤2)的喷砂处理，砂粒选用48目刚玉，在进行最后一个道次冷轧前用80目砂对钛合金管材内表面进行喷砂处理以及喷砂后的清理处理；最后轧制完成预定规格为Φ8×1mm的成品管材。
实施例3制备规格为外径为8mm、壁厚为1mm(Φ8×1mm)的TA18钛合金管材
1)将退火后的外径为Φ16mm，壁厚为2.6mm的半成品钛合金管材矫直，直线度达到3mm/m即可，并用车床或切管机按长度1.2m将管材切割分段；
2)喷砂：从钛合金管材的一端以3m/s的流速向内孔喷60目的刚玉3分钟，然后再从另一端以同样的流速喷60目的刚玉3分钟，即对内表面喷两次刚玉；在喷刚玉时管材以10转/分钟的速度旋转；
3)清理：将钛合金管材内表面残留的砂粒用0.6MPa的高压空气吹干净，并用4MPa的高压水冲洗钛合金管材内表面两次；
4)酸洗：用包含HF和HNO3的酸液清洗5分钟，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小刚玉颗粒，酸液为：体积百分比5％的HF+体积百分比45％的HNO3，余量为水，然后用高压水冲洗干净，并用高压空气吹干；
5)在LD15冷轧管机上经过6个道次冷轧至成品Φ8×1mm，每次轧制变形量应控制在25％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.7，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为780℃，并在每下一道次冷轧前酸洗去除钛合金管材内、外表面氧化层；每完成两个道次轧制、退火后，在下一次轧制前进行一次步骤2)的喷砂处理以及喷砂后的清理处理，砂粒选用60目刚玉，在进行最后一个道次冷轧前用80目砂对钛合金管材内表面进行喷砂处理；最后轧制完成预定规格为Φ8×1mm的成品管材。
实施例4制备规格为外径10mm、壁厚1mm(Φ10×1mm)的TA18钛合金管材。
1)将退火后的外径为Φ16mm、壁厚为2.0mm的半成品钛合金管材矫直，直线度达到3mm/m即可，并用车床或切管机按长度1.2～1.8m将管材切割分段；
2)喷砂：从钛合金管材的一端以2m/s的流速向内孔喷36目的刚玉3分钟，然后再从另一端以同样的流速喷36目的刚玉3分钟，即对内表面喷两次刚玉；在喷砂时管材以5转/分钟旋转；
3)清理：将钛合金管材内表面残留的砂粒用0.6MPa的高压空气吹干净，并用4Mpa的高压水冲洗钛合金管材内表面两次；
4)酸洗：用包含HF和HNO3的酸液清洗5分钟，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小的刚玉颗粒，酸液为：体积百分比5％的HF+体积百分比40％的HNO3，余量为水；然后用高压水冲洗干净，并高压空气吹干；
5)在LD15冷轧管机上经过4个道次冷轧至成品Φ10×1mm，每次轧制变形量应控制在30％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.6，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为750℃，并在每下一道次冷轧前酸洗去除钛合金管材内、外表面氧化层；每完成两个道次轧制、退火后，在下一次轧制前进行一次步骤2)的喷砂处理以及喷砂后的清理处理，砂粒选用36目刚玉，在进行最后一个道次冷轧前用80目砂对钛合金管材内表面进行喷砂处理；最后轧制完成预定规格为Φ10×1mm的成品管材。
实施例5制备规格为外径12mm、壁厚1.2mm(Φ12×1.2mm)的TA18钛合金管材
1)将退火后外径Φ16mm、壁厚2.0mm的半成品钛合金管材矫直，直线度达到3mm/m即可，并用车床或切管机按长度1.2～1.8m将管材切割分段；
2)喷砂：从钛合金管材的一端以2m/s的流速向内孔喷36目的刚玉2分钟，然后再从另一端以同样的流速喷36目的刚玉2分钟，即对内表面喷两次刚玉；在喷砂时管材以5转/分钟旋转；
3)清理：将钛合金管材内表面残留的砂粒用0.6MPa的高压空气吹干净，并用4Mpa的高压水冲洗钛合金管材内表面两次；
4)酸洗：用包含HF和HNO3的酸液清洗3分钟，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小的刚玉颗粒，酸液为：体积百分比3％的HF+体积百分比38％的HNO3，余量为水，然后用高压水冲洗干净，并用高压空气吹干；
5)在LD15冷轧管机上经过3个道次冷轧至成品Φ12×1.2mm，每道次轧制变形量应控制在30％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.5，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为750℃，并在下一道次冷轧前酸洗去除钛合金管材内、外表面氧化层；在进行最后一个道次冷轧前用80目砂对钛合金管材内表面进行喷砂处理以及喷砂后的清理处理；最后轧制完成预定规格为Φ12×1.2mm的成品管材。
Claims (7)
1、一种小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将退火后的半成品钛合金管材矫直，并按长度1.2～1.8m切割分段；
2)从钛合金管材的一端以2～3m/s的流速向内孔喷30～60目的砂2～3分钟，然后再从另一端以同样的流速喷30～60目的砂2～3分钟；
3)将钛合金管材内表面残留的砂粒吹干净，用水冲洗管材内表面2～3次；
4)用含有HF和HNO3的酸液清洗，去除管材外表面的氧化层和内表面残留的细小的砂粒，HF的体积百分比为3～5％，HNO3的体积百分比为35～45％；然后用高压水冲洗，并吹干；
5)然后进行3～6道次的冷轧，轧制成预设规格的钛合金管材，其中，每轧制一个道次进行一次退火，退火温度为750～780℃；每完成2道次的轧制之后，在下次轧制前按步骤2)进行一次钛合金管材内表面喷砂处理以及步骤3)的清除处理。
2、如权利要求1所述的小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，所述的小规格钛合金管材其内孔直径为Φ5～13mm。
3、如权利要求1所述的小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，所述的砂为刚玉。
4、如权利要求1所述的小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，所述的在向钛合金管材内表面喷砂时，钛合金管材以5～10转/分钟的速度旋转。
5、如权利要求1所述的小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，所述的每道次冷轧的变形量控制在25％～35％，相对减壁量与相对减径量的比值小于0.87。
6、如权利要求1所述的小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，在上一道次冷轧、退火后，在下一道冷轧前酸洗去除钛合金管材内、外表面氧化层。
7、如权利要求1所述的小规格厚壁钛合金管材制备方法，其特征在于，在对钛合金管材进行最后一个道次冷轧前用80～100目砂对管材内表面进行步骤2)的喷砂处理以及步骤3)的清除处理。
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