CN101716716B - 一种钛材t型管件胀形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属管件加工方法，具体介绍了一种钛材T型管件胀形方法，方法包括下料、在坯料表面制备厚度2～10μm铜合金涂层和50～200μm硫化钼涂层、液压成型中管件的单位胀形力

C＝1.35～1.6、并经多次胀形、退火、机加工、表面处理后得到产品。本发明采用复合润滑剂，降低了胀形时管坯与模具间时的摩擦，解决了舰船及航空行业用高质量薄壁钛管件的成形问题，使模具得到保护，提高了模具的使用寿命；使舰船及航空等行业用高质量薄壁钛T型管件实现工业化批量生产，产品质量达到了国际同类产品先进水平，改变了此类产品长期依赖国外进口的被动局面。

Description

一种钛材T型管件胀形方法

技术领域

本发明涉及一种金属管件加工方法，特别是一种钛材T型管件胀形方法。

背景技术

钛材重量轻强度高，同时具有非常优秀的抗各种腐蚀能力，是航空、航天、舰船及化工等行业的理想材料，近年来，随着我国综合实力的不断增强，钛材的使用量日益增加。舰船海水管系，尤其是各类现代化潜艇的海水管系及化工行业的强酸、强碱和制盐业等均在广泛使用此类材料。

钛T型管件因钛材比强度大、常温下塑性较差、性粘、摩擦系数大等原因，使得其常规生产方法仅可选择插焊或热拔工艺，与早期的钢制管件制造工艺方法相同。常规生产工艺生产的钛T型管件，因有插接焊缝、表面质量差、壁厚不均等缺陷，其质量难以满足要求，并且常规生产工艺无法生产薄壁管件。

常规的工艺，通常是在一管坯上加工一圆洞与另一直管相焊接构成或将管坯料加热到800℃以上温度，在普通压机上通过热拔工艺生产钛T型管件。插焊工艺生产钛管件时，由于管件焊缝处为直角，易产生局部腐蚀造成管路泄露；另热拔工艺生产钛T型管件时，因受生产工艺所限管件的最终表面质量较差，且仅适于制作壁厚较厚的各种管件，在生产薄壁管件时易起皱，无法成形。所以实际工程中非重点部位所需要的一般薄壁钛T型管件，均是用厚壁管材加工成厚壁的钛T型管件，然后将管件端口经加工削斜后代用，此法带有产品成本较高，综合质量低下等缺点，使此产品在航空、航天、舰船及化工等领域的应用受到一定限制。以前国内航空及舰船用高质量钛T型管件均从国外进口，国外此类产品的加工工艺方法未见报道。因此有必要寻求新的工艺方法彻底改变这一现状。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钛材T型管件胀形方法。

本发明进一步解决的技术问题是提供的钛材T型管件胀形方法可以用同口径同壁厚钛管成型出同规格同壁厚的高质量钛T型管件，生产效率高成品率高，适于大规模工业生产。

本发明进一步解决的技术问题还可以是提供的钛材T型管件胀形方法能够使成形钛T型管件的金属模具受到较好保护，提高模具的使用寿命。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种钛材T型管件胀形方法，包括使用液压胀形机和胀形模具，特征在于胀形方法由以下步骤组成：

(1)、下料：将Φ114以下无缝钛管按具体规格尺寸要求不同，在锯床上切成长度60～400mm的管段，作为胀形管件之坯料。

(2)、润滑涂层制备：首先在坯料表面制备厚度2～10μm铜铅合金的金属涂层，成形前再在坯料的金属涂层表面上涂抹50～200μm硫化钼涂层，形成双润滑层，减少胀形时的摩擦系数，以便胀形过程得以顺利进行，同时大大提高管件表面质量和模具使用寿命。所述的铜铅合金，其具体组成为含Cu质量含量为60-95％的铜铅合金粉剂。所述的在坯料表面制备厚度2～10μm铜铅合金的金属涂层，可以采用任何能形成铜铅合金的金属涂层的方法，优选采用人工涂抹法或喷涂法；所述的硫化钼涂层的厚度为50～200μm，硫化钼涂层制备方法为选择糊状的硫化钼，用人工法在铜铅合金金属涂层上涂抹形成硫化钼涂层。

(3)、液压成型：胀形模具的上下两半分别固定于液压胀形机上下工作平台，将坯料放入下半模内，然后上工作平台下落合模，同时胀形机左右水平柱塞前进，对管坯进行密封并向管坯内注液，通过高压液体对管坯毛料进行胀形，保证胀形的钛T型管件形状尺寸满足标准要求。不同规格管件的胀形压力有差异，胀形过程中单位胀形力P按下述公式：

$P=C\frac{t{\mathrm{\δ}}_b}{D}$

式中，t为管材壁厚；δ_b为管材强度；D为管材直径，系数C＝1.35～1.6。所述的液压成型工艺，采用多次胀形工艺过程成形钛T型管件，多次胀形的具体技术方案是每次胀形量不大于30％，每次胀形后均进行中间退火，退火制度为：退火温度700℃～900℃，保温30～60分钟，炉内自然冷却至300℃以下出炉，然后进行下一次胀形。这样可以克服钛材比强度高、塑性较差的特性，避免因材料强度较高及加工硬化而引起坯料破裂的后果。

(4)、退火：采用真空炉退火，退火温度700℃～900℃，保温30～60分钟，炉内自然冷却至300℃以下出炉。这是由于成型过程中及最终成型的钛T型管件因存在加工硬化及残余应力，需经过真空或气体保护退火使之成为软态，以便进一步加工或满足钛T型管件最终标准规定的性能要求。

(5)、机加工及表面处理：将退火处理后的管件毛坯按标准要求尺寸进行机加工，然后进行表面处理，清除管件表面的污物等，获得管件本来金属光泽，使之与原管材表面相当，满足标准要求。所述表面处理的措施包括人工修磨和喷砂处理，达到清除管件表面的污物的目的。

本发明的一种钛材T型管件胀形方法技术方案中，所述的胀形模具可以用由上下模及左右推杆组成，组成可以容纳相应尺寸的T型管件的成型腔；所述的液压成型工艺方法是：胀形模具分上下两半分别固定于液压胀形机上下工作平台，而左右推杆分别固定于设备左右水平柱塞前端，将坯料放入下半模内，然后上工作平台下落合模，胀形机左右水平柱塞前进，随着推杆的移动，对管坯进行密封并将液压系统高压油向管坯内注入，利用注入管坯内的液压油将胀形管件之坯料胀形成T型管件。

这些技术方案，包括改进的技术方案以及进一步改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

本发明所述的钛材T型管件胀形方法，创新性的采用胀形次数应≥3次的液压胀形工艺成形钛T型管件，多次胀形中每次胀形量不大于30％，每次胀形后均进行中间退火，退火温度700℃～900℃，保温30～60分钟，炉内自然冷却至300℃以下出炉，然后进行下一次胀形。对普通金属胀形过程中单位胀形力公式：

中的系数进行了修正，找到了适于钛材胀形的单位胀形力公式：

系数C＝1.35～1.6；同时选用了适于胀形钛T型管件的润滑剂材料，采用铜铅合金涂层+MoS₂组成复合润滑剂，有效的降低了钛T型管件液压胀形时管坯与模具间时的摩擦，使得钛T型管件液压胀形得以实现；本发明可用同口径同壁厚钛管成型出同规格同壁厚的高质量钛T型管件，同时此工艺生产效率高成品率高，适于大规模工业生产，解决了舰船及航空行业用高质量薄壁钛管件的成形问题；本发明也使成形钛T型管件的金属模具受到了较好的保护，有效提高了模具的使用寿命，使舰船及航空等行业用高质量薄壁钛T型管件实现工业化批量生产，产品质量达到了国际同类产品先进水平，改变了此类产品长期依赖国外进口的被动局面，产品可出口进入国际市场，满足了市场需要，经济效益良好。

附图说明

图1是本发明需加工制作的钛材T型管件示意图。

具体实施方式

实施例1

一种薄壁钛T型管件，要求管件质量满足Q/725-1190-2008《钛制对焊无缝管件》要求。本发明以材料：Φ55×1.5mm，TA2无缝管作坯料，坯料长度280mm，采用不同成形工艺及润滑剂成形舰船及化工用Φ55×Φ55×1.5、T型管件为例，对比试验结果见表1。

表1

Claims (7)

1.一种钛材T型管件胀形方法，包括使用液压胀形机和胀形模具，其特征在于：胀形方法由以下步骤组成：

(1)、下料：将Φ114以下无缝钛管按具体规格尺寸要求不同，在锯床上切成长度60～400mm的管段，作为胀形管件之坯料；

(2)、润滑涂层制备：首先在坯料表面制备厚度2～10μm铜铅合金的金属涂层，成型前再在坯料的金属涂层表面上涂抹厚度50～200μm硫化钼涂层，形成双润滑层；

(3)、液压成型：胀形模具的上下两半分别固定于液压胀形机上下工作平台，将坯料放入下半模内，然后上工作平台下落合模，同时胀形机左右水平柱塞前进，对管坯进行密封并向管坯内注液，通过高压液体对管坯毛料进行胀形，管件的胀形过程中单位胀形力P按下述公式：

式中，t为管材壁厚；δb为管材强度；D为管材直径，系数C＝1.35～1.6；

(4)、退火：采用真空炉退火，退火温度700℃～900℃，保温30～60分钟，炉内自然冷却至300℃以下出炉；

(5)、机加工及表面处理：将退火处理后的管件毛坯按标准要求尺寸进行机加工，然后进行表面处理，清除管件表面的污物，获得管件本来金属光泽。

2.根据权利要求1所述钛材T型管件胀形方法，其特征在于：所述的铜铅合金为含Cu质量含量为60-95％的铜铅合金粉剂。

3.根据权利要求1所述钛材T型管件胀形方法，其特征在于：所述的铜铅合金的金属涂层制备方法为人工涂抹法或喷涂法。 

4.根据权利要求1所述钛材T型管件胀形方法，其特征在于：所述的硫化钼涂层的厚度为50～200μm，硫化钼涂层制备方法为选择糊状的硫化钼，用人工法在铜铅合金金属涂层上涂抹形成硫化钼涂层。

5.根据权利要求1所述钛材T型管件胀形方法，其特征在于：所述的表面处理的措施包括人工修磨和喷砂处理。

6.根据权利要求1所述钛材T型管件胀形方法，其特征在于：所述的胀形模具由上、下半模及推杆组成，组成可以容纳相应尺寸的T型管件的成型腔。

7.根据权利要求1所述钛材T型管件胀形方法，其特征在于：所述的液压成型工艺方法是：胀形模具分上下两半分别固定于液压胀形机上下工作平台，而左右推杆分别固定于设备左右水平柱塞前端，将坯料放入下半模内，然后上工作平台下落合模，胀形机左右水平柱塞前进，随着推杆的移动，对管坯进行密封并将液压系统高压油向管坯内注入，利用注入管坯内的液压油将胀形管件之坯料胀形成T型管件。