CN101704035A - 一种高强钛合金薄壁管材的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，属于材料加工领域，包括：1)将钛合金铸锭在1100～1200℃进行开坯锻造，将得到的棒料加热至900～950℃，保温30～50分钟，在快锻机上一火热轧得到钛合金锻棒；2)将钛合金锻棒车光，钻孔，得到管坯；3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度不低于350℃；将管坯在700～750℃下，保温30～40分钟，进行多道次热旋压加工；4)将得到的热旋压管坯内、外车光，在冷旋机上冷旋成型，获得成品管材。本发明采用快锻制坯和旋压的加工工艺，对于加工具有较高室温强度和变形抗力要求的钛合金薄壁管材，工艺设备简单、容易成型，可以有效提高合金管材的质量和成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，属于材料加工领域，特别是高强钛合金管材的加工工艺领域。
背景技术
高强钛合金具有较高的高温强度和变形抗力，制造高强钛合金薄壁管材具有相当的技术难度。如采用传统的热挤压方法制备，由于至今没有理想的润滑方式，所以很难实现，挤压管材的质量更难以保证；如采用斜轧穿孔+冷轧工艺制备，由于斜轧穿孔工艺较容易形成表面缺陷，所以所制备的管材表面质量难于保证，同时此种方法适用于中等壁厚的管材成型，对于薄壁管材则不太适用。一般通行的做法是，采用锻棒打深孔制备，此种方法造成大量材料的浪费，材料利用率极低，而且难于实现强度和塑性的良好匹配。另外在对管材质量要求不高的情况下也可以采取钛板卷焊的方法制备，但该工艺的缺点是焊接点属于铸造组织，材料的性能很低，整体性能很差。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足，特别提供了一种高强钛合金薄壁管材的加工工艺。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，包括如下步骤：
1)将钛合金铸锭在1100～1200℃进行开坯锻造，将得到的棒料加热至900～950℃，保温30～50分钟，在压力机上一火热锻得到钛合金锻棒，其中锻造变形量不小于70％，锻棒的直径为成品管材外径的1.2～1.4倍；
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为成品管材内孔直径，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度不低于350℃；将管坯在700～750℃下，保温30～40分钟，进行多道次热旋压加工，每道次变形量不低于20％；每完成一道次旋压加工进行一次真空退火，退火温度为750℃；得到热旋压管坯，其壁厚为成品管材壁厚的1.1～1.2倍；
4)将得到的热旋压管坯内、外车光，在冷旋机上冷旋成型，冷旋的总压下量大于10％，获得成品管材。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤1)中，所述的钛合金铸锭为真空二次熔炼钛合金铸锭。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤1)中，所述的锻造变形量为70-90％。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤3)中，所述的多道次热旋压加工为3-5道次热旋压加工，每道次变形量为20-40％。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤3)中，所述的真空退火后的管材在酸洗液中进行酸洗.可以去除管材表面的吸氢层，避免钛合金吸氢引起氢脆.
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的酸洗液中，HNO3含量为20％(体积)，HF含量为5％(体积)，酸洗时间为10-20分钟。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的步骤4)中，所述的冷旋的总压下量为10-44％。
本发明方法适合于制造加工成品管材的内径为50-100mm、壁厚为1-5mm的高强钛合金薄壁管材。
有益效果
本发明采用锻压制坯和旋压的加工工艺，生产工艺简单、成品率高，对于加工具有较高室温强度和变形抗力要求的钛合金薄壁管材，工艺设备简单、容易成型，可以有效提高合金管材的质量和成品率，可以加工出中等管径、薄壁、一定的长度的钛合金管材，加工出的合金管材整体具有较高的强度和塑性，表面光亮，使用性能良好，适合于对管材整体性能要求较高的场合使用。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
实施例1
采用TB8钛合金，加工出内径为50mm，壁厚为2mm的管材，采用锻压和旋压的加工工艺加工管材，具体操作步骤如下：
1)将TB8钛合金真空二次熔炼直径为380mm的铸锭经1100℃进行开坯锻造，锻造成截面为Φ120mm的棒料，再将棒料加热到920℃，保温50分钟，然后在压力机上一火热锻成截面为Φ65mm的钛合金锻棒，锻压变形量为71％；
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为50mm，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度应为400℃；将管坯在700℃下，保温40分钟，进行4道次热旋压加工，每道次变形量为20％，每完成一道次旋压进行真空退火，退火温度为750℃，为了避免钛合金吸氢引起氢脆，每次退火后管材在20％HNO3十5％HF十H2O的酸洗液中进行酸洗，酸洗时间为15分钟，去除管材表面的吸氢层，最终得到中外热旋压得最终壁厚为2.4mm；
4)将热旋压的得到的管坯内外车光在冷旋机上冷旋成型，冷旋的第一道次压下量为10％，第二道次压下量为7％，经两道次冷旋最终得到了内径50mm，壁厚2mm的高强钛合金管材。
实施例2
采用TB2钛合金，加工出内径为100mm，壁厚为1mm的管材，采用锻压和旋压的加工工艺加工管材，具体操作步骤如下：
1)将TB2钛合金真空二次熔炼直径为380mm的铸锭经1200℃进行开坯锻造，锻造成截面为Φ260mm的棒料，再将棒料加热到900℃，保温30分钟，然后在压力机上一火热锻成截面为Φ120mm的钛合金锻棒，锻压变形量为79％；
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为100mm，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度为400℃；将管坯在750℃下，保温30分钟，进行4道次热旋压加工，每道次变形量为40％，每完成一道次旋压进行真空退火，退火温度为750℃，为了避免钛合金吸氢引起氢脆，每次退火后管材在20％HNO3十5％HF十H2O的酸洗液中进行酸洗，酸洗时间为10分钟，去除管材表面的吸氢层，最终得到中外热旋压得最终壁厚为1.3mm；
4)将热旋压的得到的管坯内外车光在冷旋机上冷旋成型，冷旋的第一道次压下量为15％。第二道次压下量为10％，经两道次冷旋最终得到了内径100mm，壁厚1mm的高强钛合金管材。
实施例3
采用TB2钛合金，加工出内径为60mm，壁厚为5mm的管材，采用锻压和旋压的加工工艺加工管材，具体操作步骤如下：
1)将TB2钛合金真空二次熔炼直径为380mm的铸锭经1150℃进行开坯锻造，锻造成截面为Φ260mm的棒料，再将棒料加热到950℃，保温40分钟，然后在压力机上一火热锻成截面为Φ120mm的钛合金锻棒，锻压变形量为80％；
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为60mm，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度为350℃；将管坯在720℃下，保温35分钟，进行3道次热旋压加工，每道次变形量为35％，每完成一道次旋压进行真空退火，退火温度为750℃，为了避免钛合金吸氢引起氢脆，每次退火后管材在20％HNO3十5％HF十H2O的酸洗液中进行酸洗，酸洗时间为20分钟，去除管材表面的吸氢层，最终得到中外热旋压得最终壁厚为8.2mm；
4)将热旋压的得到的管坯内外车光在冷旋机上冷旋成型，冷旋的第一道次压下量为22％，第二道次压下量为22％，经两道次冷旋最终得到了内径60mm，壁厚5mm的高强钛合金管材。
Claims (7)
1.一种高强钛合金薄壁管材的加工方法，包括如下步骤：
1)将钛合金铸锭在1100～1200℃进行开坯锻造，将得到的棒料加热至900～950℃，保温30～50分钟，在压力机上一火热轧得到钛合金锻棒，其中快锻变形量不小于70％，锻棒的直径为成品管材外径的1.2～1.4倍；
2)将钛合金锻棒车光，钻孔，内孔直径为成品管材内孔直径，得到管坯；
3)热旋压前对旋压的芯轴进行预热，预热温度不低于350℃；将管坯在700～750℃下，保温30～40分钟，进行多道次热旋压加工，每道次变形量不低于20％；每完成一道次旋压加工进行一次真空退火，退火温度为750℃；得到热旋压管坯，其壁厚为成品管材壁厚的1.1～1.2倍；
4)将得到的热旋压管坯内、外车光，在冷旋机上冷旋成型，冷旋的总压下量大于10％，获得成品管材。
2.根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于：所述的步骤1)中，所述的钛合金铸锭为真空二次熔炼钛合金铸锭。
3.根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于：所述的步骤1)中，所述的锻造变形量为70-90％。
4.根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于：所述的步骤3)中，所述的多道次热旋压加工为3-5道次热旋压加工，每道次变形量为20-40％。
5.根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于：所述的步骤3)中，所述的真空退火后的管材在酸洗液中进行酸洗。
6.根据权利要求5所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于：所述的酸洗液中，HNO3含量为20％(体积)，HF含量为5％(体积)，酸洗时间为10-20分钟。
7.根据权利要求1所述的高强钛合金薄壁管材的加工方法，其特征在于：所述的步骤4)中，所述的冷旋的总压下量为10-44％。
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