CN111687237A - 厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法 - Google Patents

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张安琴
王达喜
张松林
李昌
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尹翔
谢忠焰
罗文飞
万隆
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Abstract

本发明涉及有色金属无缝管制备工艺领域，尤其是一种生产高品质毛细厚壁钛合金无缝管的厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，包括如下步骤：a、线切割切出至少一根钛合金坯料管；b、在芯棒上涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；c、在钛合金坯料管内部涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；d、将步骤b中的芯棒插入钛合金坯料管中；e、进行冷旋锻一道次或数道次，从而达到成品无缝管尺寸；f、将芯棒从成品无缝管中拉出；g、对步骤f中得到的成品无缝管进行真空退火、矫直、酸洗、检查以及包装。本方法制备得到的厚壁毛细钛合金无缝管，其内外表面光洁度高、尺寸精度高、强度塑性匹配性好。另外，生产过程中的加工工序少，成材率高，成本低。

Description

厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法
技术领域
本发明涉及有色金属无缝管制备工艺领域，尤其是一种厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法。
背景技术
现有的毛细厚壁钛合金无缝管的冷轧一般采用LD三辊冷轧机，因为内径很小，导致芯棒和芯杆的直径很小(≤4mm)，很细的芯棒和芯杆在轧机轧制力作用下容易弯曲和断裂。专利CN201710528502.5涉及一种医用钛合金小直径厚壁管的制备工艺，包括如下主要步骤：步骤A：制备超低间隙医用钛合金锭成圆棒，斜轧出超低间隙钛合金管坯；步骤B：对超低间隙钛合金管坯进行加热后采用钨合金行星轧机轧制成厚壁管材坯料；步骤C：对厚壁管材坯料加热，将外层热镀一层低熔点材料的耐热杆材做芯杆，插入厚壁管材坯料内孔中，放入旋锻机中旋锻成小直径管材；步骤D：对小直径管材和芯杆进行加热至低熔点材料的熔化温度，利用抽芯机将作为芯杆的耐热杆材拉出。该专利采用热旋锻制作钛合金小直径厚壁管，但对于更小直径的毛细厚壁钛合金无缝管热旋锻因为钛管内外表面氧化严重而不适用，尤其是钛管内表面氧化，因内孔直径太小(小于等于3mm)而无法处理。目前，尚无较好的冷轧厚壁毛细钛合金无缝管的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产高品质毛细厚壁钛合金无缝管的厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，包括如下步骤：
a、在钛合金圆棒上电火花打出至少一个穿丝孔，然后通过线切割切出至少一根钛合金坯料管；
b、在芯棒上涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；
c、将步骤a中的钛合金坯料管酸洗，并抛光外表面，再在钛合金坯料管内部涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；
d、将步骤b中的芯棒插入步骤c处理后的钛合金坯料管中，其中，芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度小于钛合金坯料管的内部管道的长度；
e、将步骤d的钛合金坯料管和芯棒在常温下通过旋锻机进行冷旋锻一道次或数道次，从而达到成品无缝管尺寸；
f、在拉力机上一端夹住成品无缝管上没有包含有芯棒的管段，另一端夹住没有被钛合金坯料管包裹的芯棒端头，从而将芯棒从成品无缝管中拉出；
g、对步骤f中得到的成品无缝管进行真空退火、矫直、酸洗、检查以及包装。
进一步的是，步骤a中，钛合金坯料管的外径和壁厚通过如下确定：(坯料管壁厚-成品管壁厚)/成品管壁厚的数值为(坯料管外径-成品管外径)/成品管外径的数值的1～2.5倍。
进一步的是，步骤b中，芯棒的长度比成品管长度长50mm。
进一步的是，芯棒的直径为成品管公称内径。
进一步的是，步骤d中，芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度比钛合金坯料管的内部管道的长度短50mm。
本发明的有益效果是：本发明在大直径圆棒上通过电火花打孔、线切割切出数支钛合金坯料管，比在一支小直径圆棒上通过电火花打孔、线切割切出一支钛合金坯料管要更稳定，同时也省去了从大直径圆棒到小直径圆棒的多道加热、锻造、退火工序。其次，对钛合金坯料管酸洗、抛光外表面，可以去除线切割纹路，大幅度改善钛管内外表面粗糙度。另外，在芯棒上和坯料管内部涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油，可改善钛管内表面粗糙度、有利于拔出芯棒。芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度小于钛合金坯料管的内部管道的长度，便于后序用拉力机拔出芯棒。通过一道次或数道次旋锻的目的，是提高钛管尺寸精度、改善钛管内外表面粗糙度、提高钛管力学性能尤其是塑性。通过本方法制备得到的厚壁毛细钛合金无缝管，其内外表面光洁度高、尺寸精度高、强度塑性匹配性好。另外，生产过程中的加工工序少，成材率高，成本低。
具体实施方式
厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，包括如下步骤：a、在钛合金圆棒上电火花打出至少一个穿丝孔，然后通过线切割切出至少一根钛合金坯料管；b、在芯棒上涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；c、将步骤a中的钛合金坯料管酸洗，并抛光外表面，再在钛合金坯料管内部涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；d、将步骤b中的芯棒插入步骤c处理后的钛合金坯料管中，其中，芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度小于钛合金坯料管的内部管道的长度；e、将步骤d的钛合金坯料管和芯棒在常温下通过旋锻机进行冷旋锻一道次或数道次，从而达到成品无缝管尺寸；f、在拉力机上一端夹住成品无缝管上没有包含有芯棒的管段，另一端夹住没有被钛合金坯料管包裹的芯棒端头，从而将芯棒从成品无缝管中拉出；g、对步骤f中得到的成品无缝管进行真空退火、矫直、酸洗、检查以及包装。
其中，为了进一步优化钛合金坯料管的外径和壁厚尺寸规格，可以优选这样的方案：步骤a中，钛合金坯料管的外径和壁厚通过如下确定：(坯料管壁厚-成品管壁厚)/成品管壁厚的数值为(坯料管外径-成品管外径)/成品管外径的数值的1～2.5倍。优化钛合金坯料管的外径和壁厚尺寸规格，可以保证最终得到的产品的优质品质，进一步优化成材率。
步骤b中，为了便于后续通过拉力机取出芯棒，要求芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度小于钛合金坯料管的内部管道的长度。一般的，优选芯棒的长度比成品管长度长50mm，从而保证有一部分芯棒一定暴露在钛合金坯料管外，从而便于后续拉力机的加持。一般的，优选芯棒的直径为成品管公称内径。同样的，为了便于后续通过拉力机取出芯棒，步骤d中，优选芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度比钛合金坯料管的内部管道的长度短50mm，即钛合金坯料管的内部管道内有一段未被芯棒插入的部分，从而方便芯棒取出。
实施例
实施例1
生产规格为Φ6×1.5×300mm规格的TA18钛合金无缝管。
采用的生产工艺流程为：在长230mm的Φ35mm的TA18钛合金圆棒上电火花打15个穿丝孔→线切割成15支Φ7×1.8×230钛管→对Φ7×1.8×230钛管整体酸洗、抛光外表面→在15支长350mm的Φ3的芯棒涂上二硫化钼和润滑油并一一插入到Φ7×1.8钛管中，保证钛管中有50mm没有芯棒→一道次旋锻成15支Φ6.5×1.75→一道次旋锻成15支Φ6×1.5×300→在30吨拉力机上一头拉住Φ6×1.5×300成品管、一头拉住Φ3芯棒，将芯棒从成品管中拉出→15支Φ6×1.5×300钛管真空退火→矫直、酸洗、检查、包装。
其中，Φ7×1.8坯料管和Φ6×1.5成品管的(坯料管壁厚-成品管壁厚)/成品管壁厚的值比(坯料管外径-成品管外径)/成品管外径的值：(1.8-1.5)/1.8：(7-6)/7＝0.167：0.143＝1.167；真空退火工艺为700℃保温1h，炉冷。
本实施例所制得的TA18钛合金无缝管的屈服强度为560Mpa、抗拉强度为610Mpa，壁延伸率19％，内表面粗糙度小于1.6微米，外表面粗糙度小于0.8微米。
实施例2
生产规格为Φ5×1.5×230的TA18钛合金无缝管。
采用的生产工艺流程为：在长160mm的Φ32mm的TA18钛合金圆棒上电火花打15个穿丝孔→线切割成15支Φ6×1.9×160钛管→对Φ6×1.9×160钛管整体酸洗、抛光外表面→在15支长280mm的Φ2的芯棒上涂上二硫化钼和润滑油并一一插入到Φ6×1.9×160钛管中，保证钛管中有50mm没有芯棒→一道次旋锻成15支Φ5.5×1.75→一道次旋锻成15支Φ5×1.5×230→在30吨拉力机上一头拉住Φ5×1.5×230成品管、一头拉住Φ2芯棒，将芯棒从成品管中拉出→15支Φ5×1.5×230钛管真空退火→矫直、酸洗、检查、包装。
其中，Φ6×1.9坯料管和Φ5×1.5成品管的(坯料管壁厚-成品管壁厚)/成品管壁厚的值比(坯料管外径-成品管外径)/成品管外径的值：(1.9-1.5)/1.9：(6-5)/6＝0.21：0.167＝1.26；真空退火工艺为700℃保温1h，炉冷。
本实施例所制得的TA18钛合金无缝管的屈服强度为550Mpa、抗拉强度为605Mpa，壁延伸率18％，内表面粗糙度小于1.6微米，外表面粗糙度小于0.8微米。
本发明得到的毛细厚壁钛合金无缝管，其内外表面光洁度高、尺寸精度高、强度塑性匹配性好；加工工序少，成材率高，成本低。本发明的市场推广前景十分广阔。

Claims (5)

1.厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在钛合金圆棒上电火花打出至少一个穿丝孔，然后通过线切割切出至少一根钛合金坯料管；
b、在芯棒上涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；
c、将步骤a中的钛合金坯料管酸洗，并抛光外表面，再在钛合金坯料管内部涂上二硫化钼或石墨或石蜡或润滑油；
d、将步骤b中的芯棒插入步骤c处理后的钛合金坯料管中，其中，芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度小于钛合金坯料管的内部管道的长度；
e、将步骤d的钛合金坯料管和芯棒在常温下通过旋锻机进行冷旋锻一道次或数道次，从而达到成品无缝管尺寸；
f、在拉力机上一端夹住成品无缝管上没有包含有芯棒的管段，另一端夹住没有被钛合金坯料管包裹的芯棒端头，从而将芯棒从成品无缝管中拉出；
g、对步骤f中得到的成品无缝管进行真空退火、矫直、酸洗、检查以及包装。
2.如权利要求1所述的厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，其特征在于：步骤a中，钛合金坯料管的外径和壁厚通过如下确定：(坯料管壁厚-成品管壁厚)/成品管壁厚的数值为(坯料管外径-成品管外径)/成品管外径的数值的1～2.5倍。
3.如权利要求1或2所述的厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，其特征在于：步骤b中，芯棒的长度比成品管长度长50mm。
4.如权利要求3所述的厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，其特征在于：芯棒的直径为成品管公称内径。
5.如权利要求1或2所述的厚壁毛细钛合金无缝管的冷轧方法，其特征在于：步骤d中，芯棒插入到钛合金坯料管的内部管道内的长度比钛合金坯料管的内部管道的长度短50mm。
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