CN104493433A - 一种高精度纯钛棒材的制备方法 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Abstract

一种高精度纯钛棒材的制备方法，包括：坯料准备、下料、开坯锻造、变形加工、退火处理、热矫直、车削加工、精整片、检验成品包装。对棒材进行车削加工时，可将棒材直径直接加工到成品棒材尺寸，车削棒材时产生的废屑可重新回收利用，提高了经济价值；精整处理时加热温度较低，对棒材的金相组织影响小，延长了棒材使用寿命，增加了棒材机械强度；同时较低的加热温度，使得棒材表面氧化皮极薄，矫直时棒材整体压痕较小，矫直后不需磨削加工，直接两次抛光即可达到成品棒材对粗糙度1.6μm和尺寸公差要求。

Description

一种高精度纯钛棒材的制备方法
技术领域
本发明涉及材料加工领域，尤其涉及一种高精度纯钛棒材的制备方法。
技术背景
现有医用钛合金棒材的制备方法，在精整处理时一般采用去应力矫直法，在精整处理前车削加工时，棒材最小需留30-40丝的余量，而且采用此方法加热时棒材温度较高，一般纯钛棒材需加热到550-600℃，钛合金棒材需加热到650-700度，在这样的高温条件下，棒材表面的氧化皮较厚，材质整体变软，矫直时棒材整体压痕较深，最小值也会达到10丝而仅靠抛光不能消除这些不利因素，因此必须通过磨削才能消除这些不利因素，麿削加工粗糙度达6.4um，必须还要进行两次抛光才能达到成品棒材的要求，而且麿削加工费工费时，产生的磨屑与砂粒掺杂一起，回收价值较低，因此有必要改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种高精度钛棒材的制备方法，在精整处理后无需磨削加工，直接进入抛光机进行两次抛光处理即可达到成品棒材要求的粗糙度1.6um和尺寸公差要求。
本发明采用如下技术方案：
一种高精度纯钛棒材的制备方法，包含下述步骤：
(1)坯料准备，选用符合GB/T13810-2007标准要求的纯钛作为坯料：
(2)开坯锻造，将纯钛坯料放入电阻炉内加热到980-1050℃，保温3-5小时，锤打纯钛坯料，使其变形率达到55-60％，得到纯钛坯锭；
(3)将纯钛坯锭切成成品棒材需要重量的小纯钛坯锭；
(4)变形加工，将小纯钛坯锭再次放入电阻炉内加热到880-950℃，保温3-5小时，用线材轧制设备使小纯钛坯锭变形率达到50-65％，制成纯钛棒材；
(5)退火处理，将纯钛棒材放入加热炉内加热至660-700℃，保温40至60分钟；
(6)热矫直，将保温后的纯钛棒材使用6辊初矫直机进行热矫直并空冷；
(7)将空冷后的纯钛棒材用无心车床车削到成品棒材尺寸；
(8)精整处理，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热至300-450℃，取出后放入10辊精矫直机内进行精密矫直达到0.5/1000mm直线度要求，然后直接进入抛光机进行两次抛光处理即可达到成品棒材要求。
步骤(2)和步骤(3)中，所述锤打设备为液压机、气锤或电液锤。
优选地，上述步骤(2)中，将纯钛坯料放入电阻炉内加热到980-1000℃。
优选地，上述步骤(4)中，将小纯钛坯锭再次放入电阻炉内加热到900-950℃。
优选地，上述步骤(8)中，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热至300-400℃。
本发明与现有技术相比的优点：
(1)精整处理前对棒材进行车削加工时，可以将棒材直径直接加工到成品棒材尺寸，车削棒材时产生的废屑可重新回收利用，经济价值很高；
(2)精整处理时加热温度较低，对棒材的金相组织影响小，几乎没有改变，延长了棒材的使用寿命，增加了棒材的机械强度；
(3)精整处理时因加热温度较低，棒材表面的氧化皮极薄，矫直时棒材整体的压痕较小，矫直后不需磨削加工而直接进入抛光机进行两次抛光即可达到成品棒材对粗糙度1.6um和尺寸公差要求；
(4)省去一道磨削加工工序，节省人力、物力和财力。
具体实施方式
下面结合棒材直径公差等级在h7-h8之间、直径为9.5mm，长度为3m的高精度钛棒材的制备过程，对具体实施方式作进一步的详细描述。
实施例1：
首先，选用直径为360mm，长度为1.7m的纯钛坯料，切除经超声波探伤后确定存在缺陷的部分；其次，将纯钛坯料放入电阻炉内加热至980℃，恒温保温3小时，选液压机、气锤或电液锤中的一种，使纯钛坯料变形率达到55％，将纯钛坯料锻造成方口为190mm的纯钛坯锭，打磨去除毛刺及裂纹等表面缺陷，然后根据成品棒材需要的重量/规格将纯钛坯锭切断成为小纯钛坯锭，第四步，将小纯钛坯锭放入电阻炉内加热至950℃，保温3小时，选液压机、气锤或电液锤中的一种使小纯钛坯锭变形率达到65％，将小纯钛坯锭锻造成直径为60mm的纯钛棒材，第五步，经检查，切除纯钛棒材的裂开部分并修磨表面裂纹，再对纯钛棒材作再结晶退火处理，退火温度为660℃，保温时间为60分钟；第六步，对经退火处理后的纯钛棒材，采用6辊粗矫直机进行热矫直，消除纯钛棒材较大的弯度变形并空冷；第七步，将空冷后的纯钛棒材用30型无心车床车削到成品棒材尺寸，只需留0.05mm左右的余量即可；第八步，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热到300℃，取出后放入10辊精矫直机内矫直，因为精整处理时纯钛棒材温度只有300℃，在纯钛棒材表面产生的氧化皮很薄，而且矫直时纯钛棒材整体的压痕很浅，只有0.005-0.01mm，所以不需对纯钛棒材再进行磨削加工，直接进入抛光机进行两次抛光处理即可达到成品棒材对粗糙度1.6um和尺寸公差要求。最后采用激光测径仪对成品棒材进行外径检测，并对其化学成分、物理性能及晶相组织按标准要求进行检验，经检验合格后进行包装发货。
实施例2：
首先，选用直径为360mm，长度为1.7m的纯钛坯料，切除经超声波探伤后确定存在缺陷的部分；其次，将纯钛坯料放入电阻炉内加热至1050℃，恒温保温5小时，选液压机、气锤或电液锤中的一种，使纯钛坯料变形率达到60％，将纯钛坯料锻造成方口为190mm的纯钛坯锭，打磨去除毛刺及裂纹等表面缺陷，然后根据成品棒材需要的重量/规格将纯钛坯锭切断成为小纯钛坯锭，第四步，将小纯钛坯锭放入电阻炉内加热至880℃，保温5小时，选液压机、气锤或电液锤中的一种使小纯钛坯锭变形率达到50％，将小纯钛坯锭锻造成直径为60mm的纯钛棒材，第五步，经检查，切除纯钛棒材的裂开部分并修磨表面裂纹，再对纯钛棒材作再结晶退火处理，退火温度为700℃，保温时间为40分钟；第六步，对经退火处理后的纯钛棒材，采用6辊粗矫直机进行热矫直，消除纯钛棒材较大的弯度变形并空冷；第七步，将空冷后的纯钛棒材用30型无心车床车削到成品棒材尺寸，只需留0.05mm左右的余量即可；第八步，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热到450℃，取出后放入10辊精矫直机内矫直，因为精整处理时纯钛棒材温度只有450℃，在纯钛棒材表面产生的氧化皮很薄，而且矫直时纯钛棒材整体的压痕很浅，只有0.008-0.012mm，所以不需对纯钛棒材再进行磨削加工，直接进入抛光机进行两次抛光处理即可达到成品棒材对粗糙度1.6um和尺寸公差要求。最后采用激光测径仪对成品棒材进行外径检测，并对其化学成分、物理性能及晶相组织按标准要求进行检验，经检验合格后进行包装发货。
实施例3：
首先，选用直径为360mm，长度为1.7m的纯钛坯料，切除经超声波探伤后确定存在缺陷的部分；其次，将纯钛坯料放入电阻炉内加热至1000℃，恒温保温5小时，选液压机、气锤或电液锤中的一种，使纯钛坯料变形率达到58％，将纯钛坯料锻造成方口为190mm的纯钛坯锭，打磨去除毛刺及裂纹等表面缺陷，然后根据成品棒材需要的重量/规格将纯钛坯锭切断成为小纯钛坯锭，第四步，将小纯钛坯锭放入电阻炉内加热至900℃，保温5小时，选液压机、气锤或电液锤中的一种使小纯钛坯锭变形率达到65％，将小纯钛坯锭锻造成直径为60mm的纯钛棒材，第五步，经检查，切除纯钛棒材的裂开部分并修磨表面裂纹，再对纯钛棒材作再结晶退火处理，退火温度为700℃，保温时间为40分钟；第六步，对经退火处理后的纯钛棒材，采用6辊粗矫直机进行热矫直，消除纯钛棒材较大的弯度变形并空冷；第七步，将空冷后的纯钛棒材用30型无心车床车削到成品棒材尺寸，只需留0.05mm左右的余量即可；第八步，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热到400℃，取出后放入10辊精矫直机内矫直，因为精整处理时纯钛棒材温度只有400℃，在纯钛棒材表面产生的氧化皮很薄，而且矫直时纯钛棒材整体的压痕很浅，只有0.008-0.011mm，所以不需对纯钛棒材再进行磨削加工，直接进入抛光机进行两次抛光处理即可达到成品棒材对粗糙度1.6um和尺寸公差要求。最后采用激光测径仪对成品棒材进行外径检测，并对其化学成分、物理性能及晶相组织按标准要求进行检验，经检验合格后进行包装发货。
上述实施例，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种高精度纯钛棒材的制备方法，其特征在于，包含下述步骤：
(1)坯料准备，选用符合GB/T13810-2007标准要求的纯钛作为坯料：
(2)开坯锻造，将纯钛坯料放入电阻炉内加热到980-1050℃，保温35至45分钟，锤打纯钛坯料，使其变形率达到55-60％，得到纯钛坯锭；
(3)将纯钛坯锭切成成品棒材需要重量的小纯钛坯锭；
(4)变形加工，将小纯钛坯锭再次放入电阻炉内加热到880-950℃，保温35至45分钟，用线材轧制设备使小纯钛坯锭变形率达到50-65％制成纯钛棒材；
(5)退火处理，将纯钛棒材放入加热炉内加热至660-700℃，保温30至50分钟；
(6)热矫直，将保温后的纯钛棒材使用6辊初矫直机进行热矫直并空冷；
(7)将空冷后的纯钛棒材用无心车床车削到成品棒材尺寸；
(8)精整处理，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热至300-450℃，取出后放入10辊精矫直机内进行精密矫直达到0.5/1000mm直线度要求，然后直接进入抛光机进行两次抛光处理即可达到成品棒材要求。
2.根据权利要求1所述的高精度纯钛棒材的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)和步骤(3)中，所述锤打设备为液压机、气锤或电液锤。
3.根据权利要求1或2所述的高精度纯钛棒材的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中，将纯钛坯料放入电阻炉内加热到980-1000℃。
4.根据权利要求1或2所述的高精度纯钛棒材的制备方法，其特征在于：上述步骤(4)中，将小纯钛坯锭再次放入电阻炉内加热到900-950℃。
5.根据权利要求1或2所述的高精度纯钛棒材的制备方法，其特征在于：上述步骤(8)中，将车削后的纯钛棒材放入箱式电炉内加热至300-400℃。
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