CN101716715A - 钛及钛合金丝的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛及钛合金丝的加工方法，先取钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模，再将钛及钛合金丝放入真空炉中退火，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中退火，再将得到的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ1mm-Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。本发明的钛合金细丝的加工方法，实现高精度、高效能钛丝的生产。可连续生产，免除了原酸碱洗生产工艺，减少了多道次拉制的环节，大大提高生产效率，节约了生产成本，可以生产原来老工艺不可能生产的高精度钛丝产品。

Description

钛及钛合金丝的加工方法

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种钛及钛合金丝的加工方法。

背景技术

钛具有密度低、比强度高、耐腐蚀、线胀系数小、生物相容性好等优异性能。高精度钛丝是作为钛设备焊接、钛零部件加工的原材料，一般应用于两个方面，一是作为结构件进一步加工制作标准件、精密仪器结构件、挂件、丝网等；二是大量用于钛设备、航空航天器、军工产品、文体用品制造过程的焊接。三是超细丝直接用于控制设备的零部件用于精密仪器结构件。这三个用途都对钛及钛合金丝的精度、表面质量都有较高的要求。

现有的钛及钛合金丝加工技术存在很多缺陷。目前国内外生产钛及钛合金丝材，主要采用的是拉制、修磨、退火、酸碱洗、定尺切断、调直等工艺。在整个生产过程中间需要20个拉制道次、3-4次中间修磨、10次中间退火、2到3次酸碱洗过程、调直过程等。在高温加热情况下通过孔模控制丝材直径，直丝加工难度大，表面精度差、吸氢氧严重，单盘重量低，满足不了对高精度钛丝的要求；酸碱清洗表面具有很大的污染性，只能酸洗钛丝材的表面，且不能生产光亮丝材。调直工艺又会使丝材表面形成难以消除的调直纹，使细丝材表面损伤更加严重。采用酸碱洗工艺进行处理，再使用调直机进行丝材调直，这样工艺比较复杂，生产效率低、成品率低，又大量浪费了能源、造成环境污染；同时原产品表面为酸洗表面，调直机进行丝材调直时又会损伤表面，使其表面产生无法消除的调直纹，表面比较粗糙。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛及钛合金丝的加工方法，在加工的过程中不用采用酸碱洗工艺进行处理，加工出来的高精度钛丝表面光亮。

本发明所采用的技术方案是，钛及钛合金丝的加工方法，按以下步骤进行：

先取规格为Φ10mm-Φ11mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去0.8mm-1mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模1-2次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1-2小时加热到750-800℃，再保温2-3小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1-2小时加热到750-800℃，再保温2-3小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ1mm-Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。

本发明钛及钛合金丝的加工方法的有益效果是，通过无心车床去皮、真空退火、辊模冷拉连续拉制，实现高精度、高效能钛丝的生产。可连续生产，免除了原酸碱洗生产工艺，减少了多道次拉制的环节，大大提高生产效率，节约了生产成本，可以生产原来老工艺不可能生产的高精度钛丝产品。

本发明钛及钛合金丝的加工方法与现有工艺相比还具有如下优势：

1、采用辊模冷轧丝新技术，去除了原生产加工过程中的酸、碱洗加工工序，实现无污染生产，解决了光亮型丝材加工生产难题；

2、通过真空退火工艺控制钛丝的氢氧含量；

3、实现50KG以上自动焊接用大盘丝材的生产问题；

4、比原有工艺生产工序减少多道，可实行连续生产，效率提高35％，成品率提高提高45％，生产成本降低25％；

5、将钛丝的表面光洁度提高到

级水平。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的钛及钛合金丝的加工方法，具体按照以下步骤实施：

先取规格为Φ10mm-Φ11mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去0.8mm-1mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模1-2次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1-2小时加热到750-800℃，再保温2-3小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1-2小时加热到750-800℃，再保温2-3小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ1mm-Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。

本发明方法最后得到的钛合金丝表面光亮呈银白色，表面没有氧化，工艺当中减少了酸碱洗的步骤，节约了能源，避免造成环境污染。本发明的步骤当中关键技术为采用辊模冷轧技术，以及真空退火技术。

现有的拉制的步骤是将坯料从与成品断面形状相同的模孔中拉出来，优点是成品的尺寸精度高，缺点是表面质差，加工率低。而本发明方法当中辊模冷轧改变了原有的工艺：辊模冷轧工艺技术原理就是利用带孔型的被动辊来轧制金属，是一种介于传统模拉拔和轧制之间的塑性变形方法，其实质是在由非传动的，自由转动的辊子组成的孔型中拉制线材，辊模拉拨时，在变形区中，金属单元体上的应力，应变状态与固定模拉拔基本一致，都是一向拉制两向压缩。线材在轴线方向上是拉制，其他两方向上是压缩。拉制时金属材料与辊子间是相对滚动，表面摩擦力很小；使辊拉中拉应力下降，压应力上升，应力状态向提高金属塑性方向转化，所以辊模拉拔每道次变形程度比固定模拉拔有很大的提高。

辊模拉制最大改变是将坯料从旋转的三辊的间隙中拉出来，优点是可以增加道次压缩量，减少了拉制过程的动力消耗，延长了工具的使用寿命；通过真空退火减少氢氧的吸入，保证产品性能的提高或稳定。本项目所采用辊模拉制方法拉制出了表面质量光滑，产品品种从Φ3mm-Φ1mm近十几种规格，并生产单盘重量大于50KG的超长钛冷轧丝，满足自动焊机对超长细丝的要求。

本发明钛及钛合金丝的加工方法与现有工艺相比具有如下优势：

1、采用辊模冷轧丝新技术，去除了原生产加工过程中的酸、碱洗加工工序，实现无污染生产，解决了光亮型丝材加工生产难题；

2、通过真空退火工艺控制钛丝的氢氧含量；

3、实现50KG以上自动焊接用大盘丝材的生产问题；

4、比原有工艺生产工序减少5道，可实行连续生产，效率提高35％，成品率提高提高45％，生产成本降低25％；

5、将钛丝的表面光洁度提高到级水平。

质量指标：

经检测，本发明方法制得的钛及钛合金细丝满足国标钛及钛合金丝GB/T3623-2007的规定、外科植入物用钛及钛合金加工材GB/T 13810-2007的规定、钛细棒、丝、锻件和环材宇航材料技术规范ASTM 4921G的规定、钛及钛合金细棒美国材料试验协会规范ASTM B863的规定、外科植入物用加工材ASTM F136的规定。

实施例1

先取规格为Φ10mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去0.8mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模1次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1小时加热到750℃，再保温2小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1小时加热到750℃，再保温2小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ5mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ1mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。

实施例2

先取规格为Φ11mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去1mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模2次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在2小时加热到800℃，再保温3小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ6mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在2小时加热到800℃，再保温3小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。

实施例3

先取规格为Φ10mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去0.9mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模2次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在2.5小时加热到780℃，再保温2.5小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1.5小时加热到780℃，再保温2.5小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ5mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ2mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。

Claims (1)

1.一种钛及钛合金丝的加工方法，其特征在于，按以下步骤进行：

先取规格为Φ10mm-Φ11mm的钛及钛合金坯料，通过无心车床进行扒皮，除去0.8mm-1mm的表层金属，得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝，采用角磨机修模1-2次，消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝，再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1-2小时加热到750-800℃，再保温2-3小时后自然冷却到室温，然后取出钛及钛合金丝，接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝，然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中，抽真空，在1-2小时加热到750-800℃，再保温2-3小时后自然冷却到室温，再将得到的Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机，轧制成规格为Φ1mm-Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。