CN111715817A - 一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法 - Google Patents
一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及钛合金线材制备技术领域，公开了一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法。该方法包括：A、将热处理后的线材调直，卡在旋锻机入口处；B、采用旋锻机将调直后的线材进行第一次旋锻；C、将第一次旋锻后的线材调直，卡在旋锻机入口处；D、采用旋锻机将调直后的线材进行第二次旋锻；E、在减径过程中，使用抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。该方法通过两次旋锻进行线材减径，通过控制每个旋锻道次的变形量以及总变形量，有效的提高了材料旋锻后的表面质量；通过使用和目标尺寸相近的模具不仅提高了旋锻的效率，同时也使旋锻后的材料表面更加光洁；减径过程中通过冷旋锻加工，避免了材料表面氧化严重等问题，提高了材料的成材率。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金线材制备技术领域，具体涉及一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法。
背景技术
钛合金因其比强度高，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，已经广泛应用于航空航天领域和能源领域。
作为钛合金减径的一种方法，旋锻有很多优势：经过旋锻后的材料表面存在附加压缩应力，材料的抗弯强度得到提高；旋锻后材料表面光洁；旋锻产品的精度优势；旋锻加工区域材料横向流动被限制，提高了材料的轴向延伸效率，并且材料加工区域三向受压的应力状态有利于材料加工变形。然而采用冷旋锻的方式进行钛合金加工减径，加工过程中材料出现表面硬化，进一步冷旋锻加工困难，继续加工不但使旋锻机模具过快消耗，而且材料表面光洁度也会变差，磨具的损耗增加了旋锻加工成本，同时材料的成材率也会受到影响。
基于上述情况，开展表面质量良好的钛合金线材的制备方法研究，提高钛合金旋锻产品的成材率，降低成本，实现稳定的、批量化生产是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的钛合金线材制备过程中表面存在损伤，特别是划痕，以及光洁度较差和成材率低的问题，提供一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法。该方法通过两次旋锻进行线材减径，通过控制每个旋锻道次的变形量以及总变形量，有效的提高了材料旋锻后的表面质量。该方法在材料可加工的范围内，使用和目标尺寸相近的模具，增大了材料与模具的有效接触面积，减少了加工过程中材料的横向流动，不仅提高了旋锻的效率，同时也使旋锻后的材料表面更加光洁。而且减径过程中通过冷旋锻加工，避免了材料表面氧化严重等问题，提高了材料的成材率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法，该方法包括以下步骤：
A、将热处理后的线材调直，卡在旋锻机入口处；
B、采用旋锻机将步骤A中调直后的线材进行第一次旋锻；
C、将步骤B中第一次旋锻后的线材调直，卡在旋锻机入口处；
D、采用旋锻机将步骤C中调直后的线材进行第二次旋锻；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
优选地，在步骤A中，所述线材的牌号为TA1或TB14。
优选地，在步骤A中，热处理后的线材进行调直前，经过真空退火处理和表面扒皮处理后，线材表面无毛刺、凹坑、划痕和裂纹。
优选地，在步骤B中，将旋锻机中的模具更换为与第一次旋锻目标尺寸相近的模具，进行第一次旋锻。
优选地，在步骤A和步骤C中，所述线材经过旋锻机入口配备的调直装置调直后，线材的直度小于10mm/m。
优选地，在步骤D中，将旋锻机中的模具更换为与第二次旋锻目标尺寸相近的模具，进行第二次旋锻。
优选地，在步骤B和步骤D中，单次旋锻后线材的伸长率不大于30％。
优选地，在步骤D中，相对于原始线材，旋锻后，线材总的伸长率不大于50％。
优选地，步骤A至步骤D中使用的旋锻机为X12旋锻机。
优选地，在步骤E中，所述抗磨液压油的牌号为DTE46。
本发明所述的方法充分利用了旋锻机的工作区域材料三向受压的优点，有效的提高了材料轴向延伸的效率。将经过热轧扒皮后的线材，在旋锻机上进行两次旋锻减径至目标尺寸。该方法通过两次旋锻进行线材减径，通过控制每个旋锻道次的变形量以及总变形量，有效的提高了材料旋锻后的表面质量。该方法在材料可加工的范围内，使用和目标尺寸相近的模具，增大了材料与模具的有效接触面积，减少了加工过程中材料的横向流动，不仅提高了旋锻的效率，同时也使旋锻后的材料表面更加光洁。而且减径过程中通过冷旋锻加工，避免了材料表面氧化严重等问题，提高了材料的成材率。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视本发明所述的提高钛合金线材旋锻成材率的方法，该方法包括以下步骤：
A、将热处理后的线材调直，卡在旋锻机入口处；
B、采用旋锻机将步骤A中调直后的线材进行第一次旋锻；
C、将步骤B中第一次旋锻后的线材调直，卡在旋锻机入口处；
D、采用旋锻机将步骤C中调直后的线材进行第二次旋锻；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
在本发明所述的方法中，在步骤A中，所述线材为本领域常规牌号的线材。在优选实施方式中，在步骤A中，所述线材的牌号为TA1或TB14。
在本发明所述的方法中，在步骤A中，热处理后的线材进行调直前，经过真空退火处理和表面扒皮处理后，线材表面无毛刺、凹坑、划痕和裂纹。
在本发明所述的方法中，每次旋锻减径时，将模具更换为与线材目标尺寸相近的模具。使用和目标尺寸相近的模具，可以增大材料与模具的有效接触面积，减少加工过程中材料的横向流动，不仅提高旋锻的效率，同时也使旋锻后的材料表面更加光洁。
在本发明所述的方法中，在步骤B中，将旋锻机中的模具更换为第一次旋锻目标尺寸相近的模具，进行第一次旋锻。在具体实施方式中，例如，当线材的目标尺寸是Φ7mm时，则将旋锻机中的模具更换为Φ7mm的模具，将Φ8mm的线材直接旋锻到Φ7mm；当线材的目标尺寸是Φ6mm时，则将旋锻机中的模具更换为Φ6mm的模具，将Φ7mm的线材直接旋锻到Φ6mm。
在本发明所述的方法中，在步骤A和步骤C中，所述线材经过旋锻机入口配备的调直装置调直后，线材的直度小于10mm/m，优选地，线材的直度小于9mm/m，更为优选地，线材的直度小于8mm/m。
在本发明所述的方法中，在步骤D中，将旋锻机中的模具更换为与第二次旋锻目标尺寸相近的模具，进行第二次旋锻。
在本发明所述的方法中，在步骤B和步骤D中，旋锻后，线材的伸长率不大于30％；优选地，旋锻后，线材的伸长率不大于25％；更为优选地，旋锻后，线材的伸长率不大于20％。
在本发明所述的方法中，在步骤D中，相对于原始的线材，旋锻后，线材总的伸长率不大于50％。优选地，旋锻后，线材总的伸长率不大于45％；更为优选地，旋锻后，线材总的伸长率不大于40％。
在本发明所述的方法中，步骤A至步骤D中使用的旋锻机可以为本领域常规型号的旋锻机。在优选实施方式中，步骤A至步骤D中使用的旋锻机的型号为X12。
在本发明所述的方法中，在步骤D中，所述抗磨液压油可以为本领域常规牌号的抗磨液压油。在优选实施方式中，所述抗磨液压油的牌号为DTE46。
本发明所述的方法在材料可加工的范围内，使用和目标尺寸相近的模具，增大了材料与模具的有效接触面积，减少了加工过程中材料的横向流动，不仅提高了旋锻的效率，同时也使旋锻后的材料表面更加光洁。而且减径过程中通过冷旋锻加工，避免了材料表面氧化严重等问题，提高了材料的成材率。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
本发明实施例中使用的旋锻机为X12旋锻机。
实施例1
本实施例用于说明Φ8mm→Φ6mm的TA1线材的旋锻减径方法。
A、将热处理后的Φ8mm的线材用旋锻机入口配备的调直装置调直至直度小于10mm/m后，卡在旋锻机入口处；
B、将旋锻机换上Φ7mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤A中调直后的Φ8mm的线材减径至Φ7mm；
C、将步骤B中得到的Φ7mm的线材调直至直度小于10mm/m后，卡在旋锻机入口处；
D、将旋锻机换上Φ6mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤C中调直后的Φ7mm的线材减径至Φ6mm；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用DTE46号抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
旋锻后得到的Φ6mm的TA1线材，第一次旋锻伸长率为24％，第二次旋锻伸长率为27％，总伸长率为44％，表面光洁，没有划痕、凹坑等缺陷。
实施例2
本实施例用于说明Φ6mm→Φ4.5mm的TA1线材的旋锻减径方法。
A、将热处理后的Φ6mm的线材用旋锻机入口配备的调直装置调直至直度小于8mm/m后，卡在旋锻机入口处；
B、将旋锻机换上Φ5mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤A中调直后的Φ6mm的线材减径至Φ5mm；
C、将步骤B中得到的Φ5mm的线材调直至直度小于9mm/m后，卡在旋锻机入口处；
D、将旋锻机换上Φ4.5mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤C中调直后的Φ5mm的线材减径至Φ4.5mm；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用DTE46号抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
旋锻后得到的Φ4.5mm的TA1线材，第一次旋锻伸长率为30％，第二次旋锻伸长率为19％，总伸长率为44％，表面光洁，没有划痕、凹坑等缺陷。
实施例3
本实施例用于说明Φ8mm→Φ6mm的TB14线材的旋锻减径方法。
A、将热处理后的Φ8mm的线材用旋锻机入口配备的调直装置调直至直度小于9mm/m后，卡在旋锻机入口处；
B、将旋锻机换上Φ7mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤A中调直后的Φ8mm的线材减径至Φ7mm；
C、将步骤B中得到的Φ7mm的线材调直至直度小于9mm/m后，卡在旋锻机入口处；
D、将旋锻机换上Φ6mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤C中调直后的Φ7mm的线材减径至Φ6mm；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用DTE46号抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
旋锻后得到的Φ6mm的TB14线材，第一次旋锻伸长率为24％，第二次旋锻伸长率为27％，总伸长率为44％，表面光洁，没有划痕、凹坑等缺陷。
实施例4
本实施例用于说明Φ6mm→Φ4.5mm的TB14线材的旋锻减径方法。
A、将热处理后的Φ6mm的线材用旋锻机入口配备的调直装置调直至直度小于10mm/m后，卡在旋锻机入口处；
B、将旋锻机换上Φ5mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤A中调直后的Φ6mm的线材减径至Φ5mm；
C、将步骤B中得到的Φ5mm的线材调直至直度小于9mm/m后，卡在旋锻机入口处；
D、将旋锻机换上Φ4.5mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤C中调直后的Φ5mm的线材减径至Φ4.5mm；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用DTE46号抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
旋锻后得到的Φ4.5mm的TB14线材，第一次旋锻伸长率为30％，第二次旋锻伸长率为19％，总伸长率为44％，表面光洁，没有划痕、凹坑等缺陷。
对比例1
按照实施例1中Φ8mm→Φ6mm的TA1线材的旋锻减径方法，不同的是，在步骤B中将旋锻机换上Φ6mm的模具，采用旋锻机一次性将步骤A中调直后的Φ8mm的线材减径至Φ6mm。旋锻后得到的Φ6mm的TA1线材，单次伸长率为44％，表面有划痕、毛刺、凹坑等缺陷。
对比例2
按照实施例4中Φ6mm→Φ4.5mm的TB14线材的旋锻减径方法，不同的是，在步骤D中，旋锻机仍使用Φ5的模具，再增加0.5mm垫片，旋锻后得到Φ4.5mm的TB14线材。没有使用和目标尺寸相近的Φ4.5的模具，TB14线材表面有划痕、毛刺等缺陷。
对比例3
按照实施例4中Φ6mm→Φ4.5mm的TB14线材的旋锻减径方法，不同的是，在步骤D中，将旋锻机换上Φ4.5mm的模具，再增加0.3mm垫片，采用旋锻机一次性将步骤C中调直后的Φ5mm的线材减径至Φ4.2mm。旋锻后材料总的伸长率为51％，TB14线材表面有划痕、毛刺、脱皮等缺陷。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种提高钛合金线材旋锻成材率的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、将热处理后的线材调直，卡在旋锻机入口处；
B、采用旋锻机将步骤A中调直后的线材进行第一次旋锻；
C、将步骤B中第一次旋锻后的线材调直，卡在旋锻机入口处；
D、采用旋锻机将步骤C中调直后的线材进行第二次旋锻；
E、在步骤B和步骤D所述的减径过程中，使用抗磨液压油对线材进行润滑和冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述线材的牌号为TA1或TB14。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，热处理后的线材进行调直前，经过真空退火处理和表面扒皮处理后，线材表面无毛刺、凹坑、划痕和裂纹。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，将旋锻机中的模具更换为与第一次旋锻目标尺寸相近的模具。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤A和步骤C中，所述线材经过旋锻机入口配备的调直装置调直后，线材的直度小于10mm/m。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤D中，将旋锻机中的模具更换为与第二次旋锻目标尺寸相近的模具。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B和步骤D中，单次旋锻后线材的伸长率不大于30％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤D中，相对于原始线材，旋锻后，线材总的伸长率不大于50％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A至步骤D中使用的旋锻机为X12旋锻机。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤E中，所述抗磨液压油的牌号为DTE46。
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