CN103668028B - 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 (3)
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；
步骤四中所述钢棒的材质为热作模具钢；
步骤四中所述钢棒的长度为1000mm～1200mm；
步骤四中所述钢棒的最大直径不小于20mm。
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，步骤六中所述管坯外表面的母线直线度不大于4mm/1000mm。
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