CN110369548A - 一种钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用 - Google Patents

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曹继敏
王戈
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    • 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
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
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Abstract

本发明属于钛合金管材技术领域，公开了一种钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用，管体的外壁和内壁的横截面均为正方形；外壁R角和外壁R角为壁厚的1～2倍。按照所需制备的方矩形管选择尺寸合适的无缝圆管；用感应加热对圆管进行加热处理；用辊压设备加工成方矩形管，可对方矩形管的R角进行调整；依据规格厚度选择合理的热处理制度进行热处理；校直切断；抛光处理。本发明的钛合金无缝方矩形管采用无缝的钛合金圆管热辊压成型，然后热处理及后续的矫直抛光制成，大大提高生产效率，生产过程不产生污染，有效解决了采用拉拔生产过程中效率低，成材率低及生产成本高等问题。

Description

一种钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用
技术领域
本发明属于钛合金管材技术领域，尤其涉及一种钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用。
背景技术
钛合金无缝方矩形管是用途极广和最常见的异型管材，也是一种经济断面管材。与其相同截面积的圆管相比，具有重量轻、强度高、抗弯截面模量大、节省金属、易于安装等优点。目前生产钛合金无缝方矩形管的工艺有模具拉拔的工艺。钛合金在室温下为密排六方结构，参与可变形的滑移系少，变形难度大，很难通过较大变形量的拉拔成型，通常需要多道次的拉拔成型，生产周期比较长。同时，钛合金与模具材料具有较强的亲和力，拉拔过程道次变形量和温度控制不当，容易产生与模具粘结，划伤制品表面，成材率较低。最后，拉拔过程为了减少与模具之间的滑动摩擦，通常需要进行涂覆润滑涂层，有些润滑剂易挥发，还会对环境造成污染，因此对润滑剂的要求比较严格，增加了生产成本。
由于钛合金的屈强比较高，变形抗力大，弹性模量相对较低，故加工过程比较困难，特别是钛合金管材。若要降低钛合金无缝方矩形管的成本，就必须改变现有的拉拔生产方式，寻求一种全新的生产加工方式，提高生产效率和成品率，降低成本，进一步在飞机、汽车、船舶等领域推广使用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用。
本发明是这样实现的，一种钛合金无缝方矩形管，所述钛合金无缝方矩形管设置有：管体；
管体一体成型；
管体的外壁和内壁的横截面均为正方形；外壁R角和外壁R角为壁厚的1～2倍。
进一步，所述管体的横截面为方形。
本发明的另一目的在于提供一种所述钛合金无缝方矩形管的制造方法，所述钛合金无缝方矩形管的制造方法包括：
第一步，按照方矩形管的尺寸和壁厚，经过计算选择合适钛合金无缝圆管作为坯料；
第二步，采用感应加热，使钛合金无缝圆管加热，在钛合金相变点以下进行变形；
第三步，按由圆到椭圆，再由椭圆到方的工艺要求，将加热后的钛合金圆管连续通过6架次导向辊、平辊、立棍及万能辊，制成钛合金无缝方矩形管；
第四步，根据方形管的规格大小及厚度进行热处理；
第五步，采用方矩形管材矫直设备进行矫直、定尺下断；
第六步，采用方矩管材抛光机进行抛光处理，去除表面缺陷。
进一步，所述第二步使钛合金无缝圆管加热到500～700℃。
进一步，所述第四步根据方矩形管的规格大小及厚度选择700～800℃进行热处理。
本发明的另一目的在于提供一种所述钛合金无缝方矩形管在飞机制造中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述钛合金无缝方矩形管在汽车制造中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述钛合金无缝方矩形管在船舶制造中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述钛合金无缝方矩形管在生物医疗中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述钛合金无缝方矩形管在生电子电力中的应用。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明的钛合金无缝方矩形管采用无缝钛合金圆管热辊压成型，然后热处理及后续的矫直抛光制成。与现有的拉拔工艺相比，首先，直接辊压成型比多道次拉拔缩短了生产周期，生产效率提高了3倍以上。其次，采用连续的辊压的方式提高了制品的表面质量，不会产生粘模和划伤等问题。最后，生产过程不需要管材表面进行润滑涂覆，不仅保护了环境，而且降低出生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的钛合金无缝方矩形管的结构示意图；
图中：1、管体；2、内壁；3、外壁；4、外R角；5、内r角。
图2是本发明实施例提供的钛合金无缝方矩形管的截面图。
图3是本发明实施例提供的钛合金无缝方矩形管的制造方法流程图。
图4是本发明实施例提供的钛合金无缝方矩形管的实物效果图。
图5是本发明实施例提供的钛合金无缝方矩形管的晶相示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的TC4钛合金无缝方形管包括：管体1、内壁2、外壁3、外R角4、内r角5。
管体1一体成型，管体1的横截面为方形。管体1的外壁2和内壁3的横截面均为正方形。外壁R角4和外壁R角5，均控制在壁厚的1～2倍之间。
如图3所示，本发明实施例提供的TC4钛合金□35×35mm，壁厚3.5mm,R角4.5mm,r角4mm无缝方形管的制造方法包括以下步骤：
S301：按照所需□35×35mm方形管的尺寸规格和壁厚,经过计算选择Φ43×3.8mm的钛合金无缝圆管作为坯料；
S302：采用感应加热，迅速使钛合金无缝圆管加热到700℃，在相变点以下进行变形；
S303：按由圆到椭圆，再由椭圆到方的工艺要求，将加热后的TC4合金圆管连续通过6架次导向辊、平辊、立棍及万能辊，制成TC4合金无缝方形管；
S304：根据方形管的规格大小及厚度选择700℃进行热处理；
S305：采用异型矫直设备进行矫直定尺下断；
S306：采用方矩形管抛光机进行表面抛光处理。
本发明实施例钛合金无缝方矩形管的实物照片如图4。
本发明实施例钛合金无缝方矩形管的晶相照片如图5。
本发明实施例钛合金无缝方矩形管的力学性能如表1。
表1钛合金无缝方矩形管的力学性能
室温力学性能 Rm/MPa Rp0.2/MPa A/％ Z/％
实例TC4方管 950 830 16 40
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钛合金无缝方矩形管，其特征在于，所述钛合金无缝方矩形管设置有：管体；
管体一体成型；
管体的外壁和内壁的横截面均为正方形；外壁R角和外壁R角为壁厚的1～2倍。
2.如权利要求1所述的钛合金无缝方矩形管，其特征在于，所述管体的横截面为方形或矩形。
3.一种如权利要求1所述钛合金无缝方矩形管的制造方法，其特征在于，所述钛合金无缝方矩形管的制造方法包括：
第一步，按照方形管的尺寸规格和壁厚，经过计算选择合金无缝圆管作为坯料；
第二步，采用感应加热，使合金无缝圆管加热，在相变点以下进行变形；
第三步，按由圆到椭圆，再由椭圆到方的工艺要求，将加热后的合金圆管连续通过6架次导向辊、平辊、立棍及万能辊，制成合金无缝方形管；
第四步，根据方形管的规格大小及厚度进行热处理；
第五步，采用异型矫直设备进行矫直定尺下断；
第六步，采用方矩管抛光机进行抛光处理。
4.如权利要求3所述的钛合金无缝方矩形管的制造方法，其特征在于，所述第二步使合金无缝圆管加热到500～700℃。
5.如权利要求3所述的钛合金无缝方矩形管的制造方法，其特征在于，所述第四步根据方形管的规格大小及厚度选择700～800℃进行热处理。
6.一种如权利要求1～2任意一项所述钛合金无缝方矩形管在飞机制造中的应用。
7.一种如权利要求1～2任意一项所述钛合金无缝方矩形管在汽车制造中的应用。
8.一种如权利要求1～2任意一项所述钛合金无缝方矩形管在船舶制造中的应用。
9.一种如权利要求1～2任意一项所述钛合金无缝方矩形管在生物医疗中的应用。
10.一种如权利要求1～2任意一项所述钛合金无缝方矩形管在生电子电力中的应用。
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