CN103406386A - Tc4钛合金丝材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种TC4钛合金丝材的制备方法，在对钛合金线坯退火后，先放入盛放皮膜剂的容器内加热蒸煮，使钛合金线坯表面包裹一层保护膜，然后再上直线式拉丝机进行连续冷拉拔，采用此种工艺后，冷拉拔时的线速度可以达到16-40米/分，极大地提高了生产效率，而且成品率高；使钛合金丝材的尺寸精度和表面质量都得到有效保证。

Description

TC4钛合金丝材的制备方法
技术领域
本发明属钛合金丝材加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金丝材的制备方法。
背景技术
现有钛合金丝材的加工方法，通常采用热拉拨方式，拉拨时，先在线坯表面涂覆一层石墨乳然后加热到一度程度进行拉拔，此种方法生产成本高，拉出的丝材尺寸精度差，而且采用石墨乳润滑，不仅工作场所环境恶劣，而且拉出的丝材表面缺陷不容易显露，从而影响丝材成品质量，为后续工序带来隐患；也有极少数采用冷拉拔方式的，与本发明最接近的专利是“一种钛合金丝材生产方法”（专利号：201310118902.0），该方法从一定程度上解决了热拉拔容易污染现场工作环境的问题，该专利文件是这样记载的：“第一次冷拉拔时将拉丝模安装在直线式拉丝机的第四道和第五道模具盒中，将钛合金丝坯引出经直线式拉丝机第四道和第五道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅰ，然后将钛合金丝坯Ⅰ退火，再将钛合金丝坯Ⅰ引出经直线式拉丝机第二道至第五道模具盒中的拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅱ，再次将钛合金丝坯Ⅱ退火，将钛合金丝坯Ⅱ引出再次经直线式拉丝机第二道至第五道模具盒中的拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅲ，将钛合金丝坯Ⅲ退火，随后将钛合金丝坯Ⅲ引出经直线式拉丝机第一道至第五道模具盒中的拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝材成品并缠绕在在卷筒上，上述工序中，每次冷拉时模具盒中均加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉，第一次冷拉拔时线速度为3米/分，第二次冷拉拔时线速度为4米/分，第三次冷拉拔时线速度为5米/分，第四次冷拉拔时线速度为6米/分”。纵观上述技术方案，存在下述缺陷：一是冷拉拔时线速度非常低，最高才能达到6米/分，由此导致工作效率低下；二是钛合金丝坯仅仅是在进入模具盒时用钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂，润滑不够充分，拉出的丝材表面质量差且极容易断头，成品率低；三是该方案记载的方法理论上来说不可行，大家公知，在进行冷拉拔时，钛合金丝坯经过一个拉丝模进入后边的拉丝模时，丝材的线径就变小，所以控制后一个拉丝模的线速度应该比前一个拉丝模的线速度快，才能保证丝材的连续、顺畅拉制，而上述方案不论丝材经过几个拉丝模，均采用一个线速度，这样，当线径较小的丝材经过后面的拉丝模时，肯定会被拉断，因此该方案是行不通的；四是采用该方案时，需要经过多道次的冷拉拔线坯才能变成成品，效率低下。上述缺陷，阻碍了冷拉拔丝材的推广应用，因此有必要改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种TC4钛合金丝材的制备方法，在对钛合金线坯退火后，先放入盛放皮膜剂的容器内加热蒸煮，使钛合金线坯表面包裹一层保护膜，然后再上直线式拉丝机进行冷拉拔，采用此种工艺后，冷拉拔时的线速度可以达到16-40米/分，极大地提高了生产效率，而且成品率高。
本发明采用的技术方案：TC4钛合金丝材的制备方法，包括下述步骤：
1）将钛合金线坯放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
2）将质量浓度20%的皮膜剂放入容器内，将常温的钛合金线坯放入容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金线坯表面覆一层保护膜；
3）将覆有保护膜的钛合金线坯置于料架上，将依次减小孔径的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；
4）将钛合金线坯引出经第一道至第四道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅰ，上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分；
5）将钛合金丝坯Ⅰ放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
6）将常温的钛合金丝坯Ⅰ放入盛放皮膜剂的容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金丝坯Ⅰ表面覆一层保护膜；
7）将覆有保护膜的钛合金丝坯Ⅰ置于料架上，将另一组依次减小孔径的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；
8）将钛合金丝坯Ⅰ引出经第一道至第四道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝材成品并缠绕在直线式拉丝机的第四道卷筒上，上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分。
上述步骤8）中，若没有达到要求的成品丝材的线径要求，重复步骤5）至步骤8）直至制成所需线径的成品丝材，并根据需要选择对成品丝材是否进行退火处理。
进一步地，所述拉丝膜为聚晶拉丝模或高晶拉丝模。
进一步地，所述第一道模具盒内设有增压模。
进一步地，所述模具盒内均设有使润滑剂更均匀地涂覆在线坯上的搅拌器。
所述步骤1）中，将多个钛合金线坯套在退火架上放入井式电炉内加热。
进一步地，所述钛合金为TC4钛合金。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明与现有钛合金丝材热拉拔方法相比，节约能源，优化现场工作环境，降低生产成本；
2、本发明在对钛合金线坯退火后，先放入盛放皮膜剂的容器内加热蒸煮，使钛合金线坯表面包裹一层保护膜，然后再上直线式拉丝机进行冷拉拔，采用此种工艺后，冷拉拔时的线速度可以达到16-40米/分，极大地提高了生产效率，而且成品率高；
3、本发明第一道模具盒内设有增压模和搅拌器，可以润滑剂均匀地涂覆在线坯表面；
4、本发明将多个钛合金线坯套在退火架上放入井式电炉内加热，一个井式电炉内可以放多个退火架，不仅节约能源，而且克服了以往箱式电炉容量小、保温性能差的缺陷；
5、采用本发明生产的钛合金丝材，尺寸精度和表面质量都得到有效保证。
附图说明
图1为本发明的直线式拉丝机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1描述本发明的一种实施例。
附图图1中：1、料架；2、钛合金线坯；3、第一道模具盒；4、第一道拉丝模；5、第一道卷筒；6、第二道模具盒；7、第二道拉丝模；8、第二道卷筒；9、第三道模具盒；10、第三道拉丝模；11、第三道卷筒；12、第四道模具盒；13、第四道拉丝模；14、第四道卷筒。
TC4钛合金丝材的制备方法，线坯直径6mm,成品丝材直径2.5mm：
1）将多个钛合金线坯（￠6mm）套在退火架上，放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
2）将质量浓度20%的皮膜剂放入容器内，将常温的钛合金线坯（￠6mm）放入容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金线坯表面覆一层保护膜；
3）将覆有保护膜的钛合金线坯（￠6mm）置于料架上，将孔径分别为￠5.5mm、￠5.0mm、￠4.5mm、￠4.0mm的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；拉丝膜为聚晶拉丝模或高晶拉丝模；所述第一道模具盒内设有增压模；所述模具盒内均设有使润滑剂更均匀地涂覆在线坯上的搅拌器；
4）将钛合金线坯（￠6mm）引出经第一道至第四道(￠5.5mm-￠4.0mm)拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅰ（￠4.0mm），上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分；以保证冷拉拔的连续性。
5）将钛合金丝坯Ⅰ（￠4.0mm）放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
6）将常温的钛合金丝坯Ⅰ（￠4.0mm）放入盛放皮膜剂的容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金丝坯Ⅰ（￠4.0mm）表面覆一层保护膜；
3）将覆有保护膜的钛合金丝坯Ⅰ（￠4.0mm）置于料架上，将孔径为￠3.5mm、￠3.1mm、￠2.7mm、￠2.5mm的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；
4）将钛合金丝坯Ⅰ（￠4.0mm）引出经第一道至第四道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝材成品（￠2.5mm）并缠绕在直线式拉丝机的第四道卷筒上，上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分。
下面结合附图1描述本发明的二种实施例。
TC4钛合金丝材的制备方法，线坯直径4mm,成品丝材直径0.3mm：
1）将多个钛合金线坯（￠4mm）套在退火架上，放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
2）将质量浓度20%的皮膜剂放入容器内，将常温的钛合金线坯（￠4mm）放入容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金线坯表面覆一层保护膜；
3）将覆有保护膜的钛合金线坯（￠4mm）置于料架上，将孔径分别为￠3.5mm、￠3.0mm、￠2.5mm、￠2.0mm的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；拉丝膜为聚晶拉丝模或高晶拉丝模；所述第一道模具盒内设有增压模；所述模具盒内均设有使润滑剂更均匀地涂覆在线坯上的搅拌器；
4）将钛合金线坯（￠4mm）引出经第一道至第四道(￠3.5mm-￠2.0mm)拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅰ（￠2.0mm），上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分；以保证冷拉拔的连续性。
5）将钛合金丝坯Ⅰ（￠2.0mm）放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
6）将常温的钛合金丝坯Ⅰ（￠2.0mm）放入盛放皮膜剂的容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金丝坯Ⅰ（￠2.0mm）表面覆一层保护膜；
3）将覆有保护膜的钛合金丝坯Ⅰ（￠2.0mm）置于料架上，将孔径为￠1.5mm、￠1.0mm、￠0.5mm、￠0.3mm的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；
4）将钛合金丝坯Ⅰ（￠2.0mm）引出经第一道至第四道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝材成品（￠0.3mm）并缠绕在直线式拉丝机的第四道卷筒上，上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分。
本方法适用于钛合金线坯直径为￠6-￠4mm，成品丝材直径为￠2.5-￠0.3mm，同时，不仅适用于TC4钛合金，同时也适用于其他牌号的钛合金。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (7)

1.TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
1）将钛合金线坯放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
2）将质量浓度20%的皮膜剂放入容器内，将常温的钛合金线坯放入容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金线坯表面覆一层保护膜；
3）将覆有保护膜的钛合金线坯置于料架上，将依次减小孔径的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；
4）将钛合金线坯引出经第一道至第四道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝坯Ⅰ，上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分；
5）将钛合金丝坯Ⅰ放入井式电炉内加热到680℃-745℃，保温2小时后取出，空冷至常温；
6）将常温的钛合金丝坯Ⅰ放入盛放皮膜剂的容器内浸没并加热到100℃，保温15分钟后取出，放入箱式电炉内烘干并冷却至常温使钛合金丝坯Ⅰ表面覆一层保护膜；
7）将覆有保护膜的钛合金丝坯Ⅰ置于料架上，将另一组依次减小孔径的四个拉丝模分别安装在直线式拉丝机的第一道至第四道模具盒中，并在所述模具盒中加入钙基拉丝粉或钠基拉丝粉作为润滑剂；
8）将钛合金丝坯Ⅰ引出经第一道至第四道拉丝模连续冷拉拔制成钛合金丝材成品并缠绕在直线式拉丝机的第四道卷筒上，上述第一道冷拉拔线速度为16米/分，第二道冷拉拔线速度为20米/分，第三道冷拉拔线速度为30米/分，第四道冷拉拔线速度为40米/分。
2.根据权利要求1所述的TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于：上述步骤8）中，若没有达到要求的成品丝材的线径要求，重复步骤5）至步骤8）直至制成所需线径的成品丝材，并根据需要选择对成品丝材是否进行退火处理。
3.根据权利要求1所述的TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于：所述拉丝膜为聚晶拉丝模或高晶拉丝模。
4.根据权利要求1所述的TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于：所述第一道模具盒内设有增压模。
5.根据权利要求1所述的TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于：所述模具盒内均设有使润滑剂更均匀地涂覆在线坯上的搅拌器。
6.根据权利要求1所述的TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，将多个钛合金线坯套在退火架上放入井式电炉内加热。
7.根据权利要求1所述的TC4钛合金丝材的制备方法，其特征在于：所述钛合金为TC4钛合金。
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