CN103668028A - 一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,该方法为:一、将铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到光棒;二、对光棒进行钻孔;三、向钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆润滑剂,然后将涂覆润滑剂后的光棒加热;四、将钢棒插入光棒内;五、将插入钢棒的光棒锻造至外径为所需制备的管坯外径以上1mm~1.5mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;六、将半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到管坯。本发明采用钻孔加锻造的方法来制备钛及钛合金无缝管坯,节约了铜材、模具等费用,降低了成本,生产效率大幅提高,特别适用于小批量、多规格管坯的生产。
Description
技术领域
本发明属于无缝管坯制备技术领域,具体涉及一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法。
背景技术
钛及钛合金无缝管坯的制备一般有斜轧穿孔和挤压两种制备方法。斜轧穿孔制备的管坯由于制备原理的原因,所获得的管坯内孔存在微裂纹,质量较差;同时由于穿孔变形模具的影响,所制备的管材厚度不能太薄(一般外径与壁厚的比值≥10)。挤压制备的管坯内孔质量较好,但是在挤压时,需要用紫铜作包覆层进行润滑,这就消耗了大量贵重的金属铜,成本较高;另外挤压机是一种大型设备,投资较高。
特别是对于小批量、多规格管坯的制备,以上两种制坯方法均会造成模具、工装的频繁更换,这就会造成制坯成本的大幅上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法。该方法采用钻孔加锻造来制备钛及钛合金无缝管坯,节约了铜材、模具等费用,降低了成本,生产效率大幅提高,特别适用于小批量、多规格管坯的生产。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到光棒;所述铸锭为钛铸锭或钛合金铸锭;所述光棒的尺寸满足以下公式:
S=(D0 2-d2)/(D1 2-d2),其中2≤S≤10,S×L≤1000mm,且L≤300mm;
式中D0为光棒的外径,单位为mm;L为光棒的长度,单位为mm;D1为所需制备的管坯外径,单位为mm;d为所需制备的管坯内径,单位为mm;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra≤2.5μm;
步骤三、向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆润滑剂,然后将涂覆润滑剂后的光棒加热至光棒再结晶温度以上150℃~250℃,保温2h~3h;
步骤四、将钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:(300~500)锥度的钢棒;
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为所需制备的管坯外径以上1mm~1.5mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到管坯。
上述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,步骤三中所述润滑剂为玻璃粉。
上述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,步骤四中所述钢棒的材质为热作模具钢。
上述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,步骤四中所述钢棒的长度为1000mm~1200mm。
上述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,步骤四中所述钢棒的最大直径不小于20mm。
上述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,步骤六中所述管坯外表面的母线直线度不大于4mm/1000mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明采用钻孔加锻造的方法来制备钛及钛合金无缝管坯,节约了铜材、模具等费用,降低了成本。
2、本发明可以方便的锻造任意尺寸的管坯,特别适用于小批量、多规格管坯的生产。
3、本发明只采用机械加工与锻造两个简单的工序,与常规的管坯制备方法相比,生产效率大幅提高。
下面结合附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明光棒与钢棒装配的结构示意图。
附图标记说明:
1—光棒; 2—钢棒。
具体实施方式
实施例1
步骤一、将TA2纯钛铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到外径D0为60mm,长度L为150mm的光棒;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra为2.5μm;所述管坯内径d为20mm;
步骤三、将玻璃粉与水混合搅拌至糊状物,向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆糊状物作为润滑剂,干燥后将光棒置于马弗炉中加热至光棒再结晶温度以上150℃,保温3h;
步骤四、将长度为1000mm的H13钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:300锥度的钢棒,钢棒的最大直径为20mm;(钢棒与光棒的装配图如图1所示,图中1代表光棒,2代表钢棒);
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为31mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到外径D1为30mm,内径d为20mm的管坯,管坯外表面的母线直线度为2.5mm/1000mm。
实施例2
步骤一、将TA16钛合金铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到外径D0为45mm,长度L为300mm的光棒;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra为2.0μm;所述管坯内径d为25mm;
步骤三、将玻璃粉与水混合搅拌至糊状物,向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆糊状物作为润滑剂,干燥后将光棒置于马弗炉中加热至光棒再结晶温度以上250℃,保温2h;
步骤四、将长度为1200mm的H13钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:500锥度的钢棒,钢棒的最大直径为25mm;(钢棒与光棒的装配图如图1所示,图中1代表光棒,2代表钢棒);
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为37.5mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到外径D1为36mm,内径d为25mm的管坯,管坯外表面的母线直线度为3mm/1000mm。
实施例3
步骤一、将TA18钛合金铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到外径D0为70mm,长度L为160mm的光棒;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra为2.5μm;所述管坯内径d为28mm;
步骤三、将玻璃粉与水混合搅拌至糊状物,向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆糊状物作为润滑剂,干燥后将光棒置于马弗炉中加热至光棒再结晶温度以上200℃,保温2.5h;
步骤四、将长度为1100mm的H13钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:400锥度的钢棒,钢棒的最大直径为28mm;(钢棒与光棒的装配图如图1所示,图中1代表光棒,2代表钢棒);
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为39.2mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到外径D1为38mm,内径d为28mm的管坯,管坯外表面的母线直线度为4mm/1000mm。
实施例4
步骤一、将TA2纯钛铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到外径D0为63mm,长度L为150mm的光棒;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度为Ra为1.5μm;所述管坯内径d为22mm;
步骤三、将玻璃粉与水混合搅拌至糊状物,向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆糊状物作为润滑剂,干燥后将光棒置于马弗炉中加热至光棒再结晶温度以上200℃,保温2.5h;
步骤四、将长度为1200mm的H13钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:500锥度的钢棒,钢棒的最大直径为22mm;(钢棒与光棒的装配图如图1所示,图中1代表光棒,2代表钢棒);
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为33.5mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到外径D1为32mm,内径d为22mm的管坯,管坯外表面的母线直线度为3mm/1000mm。
实施例5
步骤一、将TA2纯钛铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到外径D0为84mm,长度L为100mm的光棒;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra为2.0μm;所述管坯内径d为24mm;
步骤三、将玻璃粉与水混合搅拌至糊状物,向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆糊状物作为润滑剂,干燥后将光棒置于马弗炉中加热至光棒再结晶温度以上250℃,保温2h;
步骤四、将长度为1100mm的H13钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:400锥度的钢棒,钢棒的最大直径为24mm;(钢棒与光棒的装配图如图1所示,图中1代表光棒,2代表钢棒);
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为36.2mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到外径D1为35mm,内径d为24mm的管坯,管坯外表面的母线直线度为4mm/1000mm。
实施例6
步骤一、将TA22钛合金铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到外径D0为67mm,长度L为150mm的光棒;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra为2.5μm;所述管坯内径d为20mm;
步骤三、将玻璃粉与水混合搅拌至糊状物,向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆糊状物作为润滑剂,干燥后将光棒置于马弗炉中加热至光棒再结晶温度以上150℃,保温3h;
步骤四、将长度为1000mm的H13钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:300锥度的钢棒,钢棒的最大直径为20mm;(钢棒与光棒的装配图如图1所示,图中1代表光棒,2代表钢棒);
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为33mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到外径D1为32mm,内径d为20mm的管坯,管坯外表面的母线直线度为3.5mm/1000mm。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何限制,凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、将铸锭锻造成棒材,然后将棒材外表面车光,得到光棒;所述铸锭为钛铸锭或钛合金铸锭;所述光棒的尺寸满足以下公式:
S=(D0 2-d2)/(D1 2-d2),其中2≤S≤10,S×L≤1000mm,且L≤300mm;
式中D0为光棒的外径,单位为mm;L为光棒的长度,单位为mm;D1为所需制备的管坯外径,单位为mm;d为所需制备的管坯内径,单位为mm;
步骤二、对步骤一中所述光棒进行钻孔,钻孔后的光棒的内孔孔径与所需制备的管坯内径d相同,内孔粗糙度Ra≤2.5μm;
步骤三、向步骤二中钻孔后的光棒的外表面和内孔均涂覆润滑剂,然后将涂覆润滑剂后的光棒加热至光棒再结晶温度以上150℃~250℃,保温2h~3h;
步骤四、将钢棒插入步骤三中保温后的光棒内;所述钢棒为直径逐渐缩小且具有1:(300~500)锥度的钢棒;
步骤五、将步骤四中插入钢棒的光棒锻造至外径为所需制备的管坯外径以上1mm~1.5mm,然后将钢棒抽出,得到半成品;
步骤六、将步骤五中所述半成品矫直,然后按照所需制备的管坯尺寸对矫直后的半成品内、外表面进行车光,得到管坯。
2.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,步骤三中所述润滑剂为玻璃粉。
3.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,步骤四中所述钢棒的材质为热作模具钢。
4.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,步骤四中所述钢棒的长度为1000mm~1200mm。
5.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,步骤四中所述钢棒的最大直径不小于20mm。
6.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金无缝管坯的制备方法,其特征在于,步骤六中所述管坯外表面的母线直线度不大于4mm/1000mm。
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