CN110778803A - 一种薄壁高精度钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用 - Google Patents

一种薄壁高精度钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用 Download PDF

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曹继敏
王戈
樊亚军
石金虎
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Abstract

本发明属于钛合金管材技术领域，公开了一种薄壁高精度钛合金无缝方矩型管及其制备方法和应用。管体的内壁和外壁的横截面均为方形或矩形；外壁R角和内壁r角均为壁厚的1～1.5倍。以无缝钛合金薄壁圆管为坯料；用感应加热对圆管进行加热，采用模具拉拔的方法制备方矩型管，可对产品的R角进行调节；根据产品的强度需求选择合适的热处理工艺，校直切断，表面进行抛光处理。本发明的高精度薄壁钛合金无缝方矩管采用感应加热和模具拉拔的制备方法，有效解决了薄壁高精度钛合金方矩形管难加工、表面易开裂的问题及连续的感应加热可以生产长度可控的无缝方矩型管。

Description

一种薄壁高精度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，尤其涉及一种薄壁高精度钛合金无缝方矩形管及其制造方法和应用。
背景技术
由于钛合金具有较高的强度比、优异的耐腐蚀性、无磁性等优点，用其制备的管路系统及耐压容器在航空、航天、舰船、核工业及石油、化工等领域广泛的应用。薄壁高精度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。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一次成型。目前生产薄壁钛合金无缝方矩管的工艺主要有挤压成型和异型轧制成型，这两种生产方式对薄壁高精度的无缝方矩管的生产存在很大问题，如尺寸精度差，成品管材的长度受限，表面易产生裂纹。
综上所述，现有技术存在的问题是：目前生产薄壁钛合金无缝方矩管的工艺存在尺寸精度差，成品管材的长度受限，表面易产生裂纹。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种薄壁高精度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，一种薄壁高精度钛合金无缝方矩形管，所述薄壁高精度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方形或矩形；外壁R角和内壁r角为壁厚的1～1.5倍。
进一步，所述管体的横截面为方形或矩形。
本发明的另一目的在于提供一种所述薄壁高精度钛合金无缝方矩形管的制造方法，所述薄壁高精度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规格，经过换算选择合适的薄壁无缝圆管作为坯料；
第二步，采用打头机，对圆管管头进行打头处理；
第三步，圆管内外表面润滑处理；
第四步，采用感应加热，使钛合金无缝圆管加热，在相变点以下，α+β两相区进行变形；
第五步，按由圆到椭圆，再由椭圆到方的变形方式，将加热后的合金圆管连续经过多模具的拉拔，制成薄壁钛合金无缝方矩形管；
第六步，根据方矩形管的强度要求，选择合适的热处理制度进行退火处理；
第七步，采用异型材矫直设备进行矫直定尺下断；
第八步，采用方矩管抛光机进行抛光处理。
进一步，所述第三步使用石墨乳作为润滑剂。
进一步，所述第四步使钛合金无缝圆管加热到500～700℃。
进一步，所述第五步圆管到方管的拉拔采用带芯棒拉拔方式，拉拔次数为5 次。
进一步，所述第六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薄壁高精度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薄壁高精度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薄壁高精度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薄壁高精度钛合金无缝方矩形管在石油化工中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种所述薄壁高精度钛合金无缝方矩形管在核电工业中的应用。
综上所述，本发明的薄壁高精度钛合金无缝方矩形管采用无缝钛合金圆管拉拔成型，然后热处理及后续的矫直抛光制成。与现有的生产工艺相比，优点及积极效果如下：
1)采用带芯棒拉拔的方式，能大大提高成品方矩形管的尺寸精度，外R角和内r角可以根据模具进行严格的控制。
2)采用连续式感应加热，可以减少拉拔过程圆管的热量损失，减少表面的裂纹的产生，同时还可提高成品方矩形管的长度，减少打头次数，提高成材率。
3)本发明的技术方案可以生产尺寸精度高、综合力学性能优良及表面粗糙度好的薄壁高精度钛合金无缝方矩形管。
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和内壁r角5，均控制在壁厚的1～1.5倍之间。
如图3所示，本发明实施例提供的TC4钛合金30×30mm，壁厚2mm，R角 2.4mm，r角2mm无缝方形管的制造方法包括以下步骤：
S301：按照所需30×30mm方形管的尺寸规格和壁厚，经过计算选择Φ37.5×3mm的钛合金无缝圆管作为坯料；
S302：采用打头机对圆管管头进行打头处理；
S303：圆管的内外表面浸沾石墨乳；
S304：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α+β两相区进行变形；
S305：按由圆到椭圆，再由椭圆到方的变形方式，将加热后的合金圆管连续经过多模次的拉拔，制成薄壁TC4钛合金无缝方矩形管；
S306：根据方形管的强度要求选择700℃进行热处理；
S307：采用异型矫直设备进行矫直定尺下断；
S308：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 1050 900 13 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)

1.一种薄壁高精度钛合金无缝方矩形管，其特征在于，所述薄壁高精度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方形或矩形；外壁R角和内壁r角为壁厚的1～1.5倍。
2.如权利要求1所述的薄壁高精度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所述薄壁高精度钛合金无缝方矩形管的制造方法，其特征在于，所述薄壁高精度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规格，经过换算选择合适的薄壁无缝圆管作为坯料；
第二步，采用打头机，对圆管管头进行打头处理；
第三步，圆管内外表面润滑处理；
第四步，采用感应加热，使钛合金无缝圆管加热，在相变点以下，α+β两相区进行变形；
第五步，按由圆到椭圆，再由椭圆到方的变形方式，将加热后的合金圆管连续经过多模次的拉拔，制成薄壁高精度钛合金无缝方矩形管；
第六步，根据方矩形管的强度要求，选择合适的热处理制度进行退火处理；
第七步，采用异型材矫直设备进行矫直定尺下断；
第八步，采用方矩管抛光机进行表面抛光处理。
4.如权利要求3所述的薄壁高精度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所述的薄壁高精度钛合金无缝方矩形管的制造方法，其特征在于，所述第四步根据方矩形管的强度要求选择700～800℃进行热处理。
6.一种如权利要求1～2任意一项所述薄壁高精度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任意一项所述薄壁高精度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任意一项所述薄壁高精度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任意一项所述薄壁高精度钛合金无缝方矩形管在石油化工中的应用。
10.一种如权利要求1～2任意一项所述薄壁高精度钛合金无缝方矩形管在核电工业中的应用。
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