CN111203455A - 钛合金板材矫平的方法 - Google Patents

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • 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
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Abstract

本发明属于钛合金板材加工技术领域，具体涉及钛合金板材矫平的方法。本发明提供了钛合金板材矫平的方法，该方法包括如下步骤：a、将待矫平的钛合金板材整齐叠放于矫形底板上，在最上层钛合金板材上方放置矫形上板；b、将由上而下放置的矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平至钛合金板材的平直度＜1mm/m，随即将矫形底板和矫形上板焊接在一起，进行退火处理，冷却后取出；c、将矫形上板和矫形底板之间的焊接处割断，取出钛合金板材。本发明方法工序少，不需要昂贵的设备，能大大降低成本，并且可使钛合金板材的平直度＜2mm/m，板材内应力能达到25MPa以下。

Description

钛合金板材矫平的方法
技术领域
本发明属于钛合金板材加工技术领域，具体涉及钛合金板材矫平的方法。
背景技术
钛合金不仅具有较小的密度，良好的室温、高温、低温力学性能，且在多种介质中具有优异的耐蚀性，可焊接、冷热成型等一系列优点，因此在航空航天、石油化工、造船、汽车等领域都能得到广泛应用。对于钛合金板材，要求其平直度达到3mm/m难度较高。
现有对板材的矫平方法有3种，(1)简单退火+常温机械矫平：在简单退火后,再在矫平机上对板材进行矫平,以减小板材的不平度。但是该方法只适用于纯钛板，钛合金板材无法在常温下进行矫平。采用该方法生产的纯钛板与只进行简单退火生产的纯钛板相比板形要好些，不平度≤6mm/304mm，先退火再进行常温机械矫平,会造成板材存在很大的内应力,后续薄板只能用于成形简单的各类民用产品,厚板不能进行复杂的成形加工或酸洗。
(2)简单退火+重物加压+大气消应力退火：简单退火后，将板材平行堆垛放置，再在板材上方放上重物加压(如钢板、钢坨等)，将炉温升到一定温度。在一定温度下，通过重物加压作用来改善板材不平度。该方法生产的成品板材的不平度能够达到≤6mm/304mm。但是，由于板材上方所放置重物受到限制，太少产生的压力小，矫形效果不好；重物太多会造成退火板材温度不均。因此，该方法生产板材存在一定的内应力，并且矫形效果不理想。其薄板可用于各类民用产品，但厚板在使用中不能进行复杂的成形加工或化铣。
(3)专利文献CN20170688U公开的矫形工艺是在简单退火+机械矫平工艺的基础上从加压方式和所加压力大小两个方面进行了改进，负压使板材在一定温度下,持续保持49～78.4kPa压力，板形得以矫正,应力得以释放。采用该方法矫形的薄板和厚板不平度≤2.0mm/304mm，残余应力在-30～+30MPa之间，达到宇航标准要求，进行各类复杂成形加工或化铣，仍不会变形，可用做民品、军品、宇航产品等，用途广泛。但真空蠕变校平设备复杂，加工周期长，工序成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供低成本，且能使钛合金板材内应力降低的钛合金板材矫平的方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是提供了钛合金板材矫平的方法。该方法包括如下步骤：
a、将待矫平的钛合金板材整齐叠放于矫形底板上，在最上层钛合金板材上方放置矫形上板；
b、将由上而下放置的矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平至钛合金板材的平直度＜1mm/m，随即将矫形底板和矫形上板焊接在一起，进行退火处理，冷却后取出；
c、将矫形上板和矫形底板之间的焊接处割断，取出钛合金板材。
进一步地，步骤a中，所述待矫平的钛合金板材的厚度为0.5～20mm。
进一步地，步骤a中，所述钛合金板材的叠放厚度50～1000mm。
进一步地，步骤a中，所述矫形底板和矫形上板均为平直度＜1mm/m的金属板，厚度为12～100mm。
进一步地，步骤b中，采用4500吨水压机常温下将矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平。
进一步地，步骤b中，所述退火处理中，保温的温度为300～900℃，保温的时间为0.5～72h。
进一步地，步骤b中，所述冷却至300℃以下取出。
本发明的有益效果是：
本发明将由上而下放置的矫形上板、钛合金板材和矫形底板采用现有的通用设备对钛合金板材进行矫平，随即将地板和上板进行焊接，然后在退火处理的同时再次矫平，可使钛合金板材的平直度＜2mm/m，板材内应力能达到25MPa以下。本发明方法工序少，步骤简单，不需要昂贵的设备，能大大降低成本。
具体实施方式
具体的，本发明提供了钛合金板材矫平的方法。该方法包括如下步骤：
a、取数张待矫平的钛合金板材整齐叠放于矫形底板上，叠放厚度50～1000mm，在最上层钛合金板材上方放置矫形上板；
b、采用4500吨水压机常温下将由上而下放置的矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平至钛合金板材的平直度＜1mm/m，随即将矫形底板和矫形上板焊接在一起，放进非真空加热炉内加热，加热至300～900℃保温，保温的时间为0.5～72h，冷却至300℃以下后取出；
c、将矫形上板和矫形底板之间的焊接处割断，取出钛合金板材。
本发明步骤a中，为了使钛合金板材具有较好的矫平效果，矫形底板和矫形上板均为平直度＜1mm/m的金属板，厚度为12～100mm。底板和上板的长和宽大于待矫平的钛合金板材。
一般在常温条件下对钛合金板材进行矫平，钛合金板材会反弹，本发明步骤b中，采用4500吨水压机常温下将由上而下放置的矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平，随即将矫形底板和上板焊接在一起，使钛合金板材不会反弹变形，并且钛合金板材的平直度能够保持。
本发明步骤b中，将矫形底板和矫形上板焊接在一起，进行退火处理能够使处理后的钛合金板材达到性能要求的需要，同时降低板材内应力。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
实施例1
生产长度为2米、宽度为1米、厚度为9mm的TC4钛合金板材。
采用的生产工艺流程为：真空自耗→锻造板坯→热轧→热处理→矫平→銑削→检查、包装。
本发明是对上述工艺流程中矫平工序进行改进，其余为现有技术。
矫平工序中采用的矫形上板和底板的尺寸均为长度2.5米、宽度1.2米、厚度15mm，由上而下将一张上板、10张长度为2米、宽度为1米、厚度为9mm的TC4钛合金板材和一张底板叠放在一起，采用4500吨水压机压平，随即将上板、底板焊接在一起后，放入非真空加热炉。在680°下保温36小时，随炉冷至300°以下出炉，将上板和底板之间的焊接处割断，取出钛合金板材。本实施例所制得的TC4钛合金板材的平直度为1.6mm/m，内应力为-19～20Mpa。
实施例2
生产长度为2米、宽度为1米、厚度为6mm的TC11钛合金板材。。
采用的生产工艺流程为：真空自耗→锻造板坯→热轧→表面处理→冷轧→热处理→矫平→銑削→检查、包装。
本发明是对上述工艺流程中矫平工序进行改进，其余为现有技术。
矫平工序中采用的矫形上板和底板的尺寸均为长度2.5米、宽度1.2米、厚度15mm，由上而下将一张上板、10张长度为2米、宽度为1米、厚度为6mm的TC11钛合金板材和一张底板叠放在一起，采用4500吨水压机压平，随即将上板、底板焊接在一起后，放入非真空加热炉。在780°下保温48小时，随炉冷至300°以下出炉，将上板和底板之间的焊接处割断，取出钛合金板材。本实施例所制得的TC11钛合金板材的平直度为1.8mm/m，内应力为-25～28Mpa。

Claims (7)

1.钛合金板材矫平的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、将待矫平的钛合金板材整齐叠放于矫形底板上，在最上层钛合金板材上方放置矫形上板；
b、将由上而下放置的矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平至钛合金板材的平直度＜1mm/m，随即将矫形底板和矫形上板焊接在一起，进行退火处理，冷却后取出；
c、将矫形上板和矫形底板之间的焊接处割断，取出钛合金板材。
2.根据权利要求1所述的钛合金板材矫平的方法，其特征在于：步骤a中，所述待矫平的钛合金板材的厚度为0.5～20mm。
3.根据权利要求1或2所述的钛合金板材矫平的方法，其特征在于：步骤a中，所述钛合金板材的叠放厚度50～1000mm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的钛合金板材矫平的方法，其特征在于：步骤a中，所述矫形底板和矫形上板均为平直度＜1mm/m的金属板，厚度为12～100mm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的钛合金板材矫平的方法，其特征在于：步骤b中，采用4500吨水压机常温下将矫形上板、钛合金板材和矫形底板压平。
6.根据权利要求1～5任一项所述的钛合金板材矫平的方法，其特征在于：步骤b中，所述退火处理中，保温的温度为300～900℃，保温的时间为0.5～72h。
7.根据权利要求1～6任一项所述的钛合金板材矫平的方法，其特征在于：步骤b中，所述冷却至300℃以下取出。
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