CN107442710A - 钛合金‑结构钢双金属环件轧制成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金‑结构钢双金属环件轧制成形方法，其步骤为：先分别将钛合金、结构钢棒材镦粗、冲孔、预轧制成钛合金环坯和结构钢环坯，将钛合金环坯套在结构钢环坯的外面一起放在环轧机上进行轧制，获得钛合金‑结构钢双金属环件。该方法通过双金属的轧制比推导出轧制变形抗力比值，确定轧制变形温度，从而分别加热到相应的温度进行轧制成形，获得性能、尺寸良好的双金属环件。该方法用于双金属环件轧制成形。
Description
技术领域
本发明涉及一种环轧轧制成形方法，特别是涉及了钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法。
背景技术
双金属环件是由两种不同金属构成的复合环件，环件之间通过各种变形和连接技术紧密结合,在外力作用下内外环件不会分离。和单一金属环件相比,双金属环件可以充分发挥两种金属各自的最佳性能，不仅具有优良的物理、化学、力学等综合性能，还可以节省大量贵重金属，降低生产成本，因而双金属环件被广泛应用于机械、汽车、火车、船舶、冶金、化工、能源、航空航天等工业领域。目前，双金属环件的主要制造方法是先通过环件轧制工艺分别轧制成形两个单金属环件，再将两个单金属环件组合装配成双金属环件。由于两个单金属环件分开轧制成形，导致该方法工序多，费时费力，生产效率低。且轧制成形的两个单金属环件进行组合装配时，环件接触界面只发生弹性变形或小塑性变形，从而导致该方法制造的双金属环件界面接触质量差，连接强度低，不能满足高性能双金属环件服役性能和使用寿命的要求。
双金属环件轧制是指将两种金属环坯套在一起进行轧制，轧制过程中，由于金属的变形抗力与温度以及材料本身的特性等因素有关，很容易造成变形不均，而导致轧制失败。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用控制变形过程中金属材料的变形温度，实现双金属环件的轧制成形，获得性能、尺寸良好的双金属环件。
为解决上述技术问题，本发明所述钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，其技术方案包括以下步骤：
分别将钛合金、结构钢按一定规格下料成棒材，然后经过镦粗、冲孔、预轧制成钛合金环坯和结构钢环坯，钛合金环坯的内径等于结构钢环坯的外径；分别将钛合金环坯加热到880±10℃保温，将结构钢环坯加热到820±10℃保温；将钛合金环坯套在结构钢环坯的外面一起放在环轧机上进行轧制，获得钛合金-结构钢双金属环件，其中，钛合金环件的轧制比为K1、结构钢环件的轧制比为K2；K1/K2＝σs/σs′，式中，σs为钛合金环坯轧制变形抗力，σs′为结构钢环坯轧制变形抗力。
所述钛合金环坯轧制变形抗力为σs＝nσ0，其中，n为钛合金在轧制相应变形温度下的热力参数系数，σ0为钛合金在常温下的变形抗力。
所述结构钢环坯轧制变形抗力为σs′＝n′σ0′，其中，n′为结构钢在轧制相应变形温度下的热力参数系数，σ0′为结构钢在常温下的变形抗力。
所述钛合金为TC4合金。
所述结构钢为40CrNiMoA钢。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明所述钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，首先根据双金属环件的最终尺寸，设计钛合金环坯和结构钢环坯，并分别确定钛合金环件和结构钢环件的轧制比K1、K2，再根据K1/K2＝σs/σs′确定钛合金环坯和结构钢轧制变形抗力σs、σs′，从而确定钛合金环件和结构钢环件的加热温度。在相应温度下，将钛合金环坯和结构钢环坯套在一起轧制，从而获得性能、尺寸良好的双金属环件。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是双金属轧制过程示意图。
具体实施方式
实施本发明所述的钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法需要提供锻造加热炉、压力机、机械手等设备。以我国材料牌号为TC4的钛合金和40CrNiMoA结构钢为例来说明该方法的具体实施方式：
该TC4合金的主要化学元素含量(重量百分比)为：含Al量5.5％～6.8％、含V量3.5％～4.5％、含Fe量0.30％、含C量0.10％、含N量0.05％、含H量0.015％、含O量0.20％、余量为Ti。
该40CrNiMoA钢的主要化学元素含量(重量百分比)为：含C量0.36％～0.44％、含Mn量0.50％～0.80％、含Si量0.17％～0.37％、含S量≤0.020％、含P量≤0.020％、含Cr量0.60％～0.90％、含Ni量1.25％～1.75％、含Mo量0.15％～0.25％、余量为Fe。
本方法的步骤如下：
分别将TC4合金、40CrNiMoA钢按一定规格下料成棒材，然后经过镦粗、冲孔、预轧制成TC4合金环坯4和40CrNiMoA钢环坯5，TC4合金环坯4的内径等于40CrNiMoA钢环坯5的外径；分别将TC4合金环坯4加热到880±10℃保温，将40CrNiMoA钢环坯5加热到820±10℃保温；将TC4合金环坯4套在40CrNiMoA钢环坯5的外面一起放在环轧机上进行轧制，如图1所示，获得钛合金-结构钢双金属环件，其中，钛合金环件的轧制比为K1、结构钢环件的轧制比为K2；K1/K2＝σs/σs′，式中，σs为钛合金环坯轧制变形抗力，σs′为结构钢环坯轧制变形抗力。
所述钛合金环坯4轧制变形抗力为σs＝nσ0，其中，n为钛合金在轧制相应变形温度下的热力参数系数，σ0为钛合金在常温下的变形抗力。
所述结构钢环坯5轧制变形抗力为σs′＝n′σ0′，其中，n′为结构钢在轧制相应变形温度下的热力参数系数，σ0′为结构钢在常温下的变形抗力。
Claims (5)
1.一种钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别将钛合金、结构钢按一定规格下料成棒材，然后经过镦粗、冲孔、预轧制成钛合金环坯和结构钢环坯，钛合金环坯的内径等于结构钢环坯的外径；分别将钛合金环坯加热到880±10℃保温，将结构钢环坯加热到820±10℃保温；将钛合金环坯套在结构钢环坯的外面一起放在环轧机上进行轧制，获得钛合金-结构钢双金属环件，其中，钛合金环件的轧制比为K1、结构钢环件的轧制比为K2；K1/K2＝σs/σs′，式中，σs为钛合金环坯轧制变形抗力，σs′为结构钢环坯轧制变形抗力。
2.根据权利要求1所述的钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，其特征在于，所述钛合金环坯轧制变形抗力为σs＝nσ0，其中，n为钛合金在轧制相应变形温度下的热力参数系数，σ0为钛合金在常温下的变形抗力。
3.根据权利要求1所述的钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，其特征在于，所述结构钢环坯轧制变形抗力为σs′＝n′σ0′，其中，n′为结构钢在轧制相应变形温度下的热力参数系数，σ0′为结构钢在常温下的变形抗力。
4.根据权利要求1所述的钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，其特征在于，所述钛合金为TC4合金。
5.根据权利要求1所述的钛合金-结构钢双金属环件轧制成形方法，其特征在于，所述结构钢为40CrNiMoA钢。
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