CN113305162B - 大尺寸钛合金矩形管的冷拔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及TC4钛合金矩形管加工应用技术领域，为一种大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法。首先将TC4钛合金圆管设置在冷拔设备上后，在其表层涂抹润滑剂；待润滑剂涂抹完成后，利用模具将钛合金圆管冷拔成TC4钛合金椭圆管，在冷拔过程中，将TC4钛合金圆管加热到400℃±50℃；待冷拔完成后，在TC4钛合金椭圆管表层继续涂抹润滑剂；待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金椭圆管冷拔成钛合金类方管，在冷拔过程中，将TC4钛合金椭圆管加热到400℃±50℃；待冷拔完成后，在TC4钛合金类方管表层继续涂抹润滑剂；待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金类方管冷拔成TC4钛合金矩形管，在冷拔过程中，将TC4钛合金类方管加热到400℃±50℃。本发明操作简单、冷拔成品率高，适合大规模推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及TC4钛合金矩形管加工应用技术领域，具体为一种大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法。
背景技术
矩形管是一种中空的长条钢材，又称扁管、扁方管或方扁管。在抗弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以广泛用于航空，军工，建筑，机械制造，钢铁建设项目，造船，太阳能发电支架，钢结构工程，电力工程，电厂，农业和化学机械，玻璃幕墙，汽车底盘，机场等领域。
而TC4钛合金是以钛元素为基础加入其他元素组成的合金。TC4钛合金管相对于比强度(抗拉强度/密度)高，抗拉强度可达100～140kgf/mm2，而密度仅为钢的60％。
中温强度好，使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在450～500℃的温度下长期工作。耐蚀性好，在大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜，有抵抗多种介质侵蚀的能力。通常钛在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在海水、湿氯气和氯化物溶液中的耐蚀性能更为优异。但在还原性介质，如盐酸等溶液中，钛的耐蚀性能较差。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。弹性模量低，热导率小，无铁磁性。硬度高。冲压性差，热塑性良好。而正是由于TC4钛合金的冲压较差的原因，导致TC4钛合金管在冷拔加工成矩形管的时候，容易出现断裂情况的发生，为此，针对于长度较长TC4钛合金矩形管的加工就只能选用其他方式，而其他方式相较于冷拔工艺而言，其操作复杂且成本较高。
发明内容
本发明针对上述的冷拔大尺寸TC4钛合金矩形管所存在的技术问题，提出一种设计合理、方法简单、操作方便且能够有效避免断裂的大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种一种大尺寸钛合金矩形管的冷拔方法，包括以下有效步骤：
a、首先将TC4钛合金圆管设置在冷拔设备上后，在其表层涂抹润滑剂；
b、待润滑剂涂抹完成后，利用模具将钛合金圆管冷拔成TC4钛合金椭圆管，在冷拔过程中，将TC4钛合金圆管加热到400℃±50℃；
c、待冷拔完成后，在TC4钛合金椭圆管表层继续涂抹润滑剂；
d、待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金椭圆管冷拔成钛合金类方管，在冷拔过程中，将钛合金椭圆管加热到400℃±50℃；
e、待冷拔完成后，在钛合金类方管表层继续涂抹润滑剂；
f、待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金类方管冷拔成TC4钛合金矩形管，在冷拔过程中，将钛合金类方管加热到400℃±50℃。
作为优选，所述润滑剂为润滑油、石墨以及石灰的混合物。
作为优选，所述润滑油、石墨以及石灰按照质量比1:1:10的比例混合。
作为优选，所述TC4钛合金类方管的外径长和外径宽的比例在1:1.2～1.3。
作为优选，所述TC4钛合金圆管为长度在3000mm、厚度在10mm以上的TC4钛合金圆管。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明提供一种大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法，通过采用多次冷拔配合加热以及润滑剂的情况下，有效实现了大尺寸TC4钛合金冷拔矩形管，从而填补了大尺寸TC4钛合金矩形管冷拔工艺的空白，同时，本发明操作简单、冷拔成品率高，适合大规模推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的大尺寸TC4钛合金矩形管的形变图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图1所示，本实施例提供一种直径在238.87mm，厚度在13.06mm，长度为9m的TC4钛合金圆管，将其冷拔成长度为223mm，宽度为153.88mm，厚度为13.06mm的TC4钛合金矩形管。
为此，首先将TC4钛合金圆管设置在冷拔设备上后，在其表层涂抹润滑剂，在冷拔过程中，都需要涂抹润滑剂，但在本实施例中，润滑剂涂抹除了本身所具有的目的以为，其最重要的目的是防止冷拔管过热，使其温度能够得到保持，为此，在本实施例中，润滑剂为润滑油、石墨以及石灰的混合物，且润滑油、石墨以及石灰按照质量比1:1:10的比例混合，当然，选用其他润滑剂也可，只需要保证其温度变化不大即可，不过从成本上以及控制效果上，优选本实施例提供的润滑剂。
待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金圆管冷拔成TC4钛合金椭圆管，在冷拔过程中，将TC4钛合金圆管加热到400℃±50℃，在本实施例中，将TC4钛合金圆管加热的主要目的，就是利用其热塑性，避免因为拉拔造成的断裂，而润滑剂的降温，使TC4钛合金圆管的温度得到保持，从而避免其金相组织发生改变，从而避免断裂事情的发生，而将圆形管拉拔成椭圆形，其形变量不大，进而在温度、润滑剂以及形变量不大的配合下，有效实现了圆形管向椭圆形管的形变，另外，需要注意的是，本实施例所指的形变均为在厚度不便的情况下进行，其也是保持TC4钛合金管不断裂的一个重要因素。
待冷拔完成后，在TC4钛合金椭圆管表层继续涂抹润滑剂，所涂抹的润滑剂一致，待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金椭圆管冷拔成TC4钛合金类方管，在冷拔过程中，将TC4钛合金椭圆管加热到400℃±50℃，需要说明的是，TC4钛合金类方管的意思是所形成的方形管的长和宽基本一致，TC4钛合金类方管的外径长和外径宽的比例在1:1.2～1.3。
待冷拔完成后，在TC4钛合金类方管表层继续涂抹润滑剂，润滑剂也是使用的同样的润滑剂，待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金类方管冷拔成TC4钛合金矩形管，在冷拔过程中，将TC4钛合金类方管加热到400℃±50℃，在此步骤需要注意的是，上述步骤中，模具均无内模的使用，而在此成型步骤中，需要外模和内模的配合使用，这样设置的目的，主要是能够确保产品成型过程中，不会发生断裂。
通过上述的设置，利用TC4钛合金的热塑性配合润滑剂的温度保持，在小形变多次拉拔的情况下，有效实现了大尺寸TC4钛合金矩形管的拉拔成型。由于TC4钛合金管的成本较高，采用本实施例所提供的方法进行了几十次相关试验，试验的尺寸均在长度3000mm、厚度10mm以上，具体涉及长度为3000mm、厚度为10mmTC4钛合金圆管，长度为6000mm、厚度为10mmTC4钛合金圆管，长度为9000mm、厚度为10mmTC4钛合金圆管，长度为3000m、厚度在13.06mm的TC4钛合金圆管，长度为6000m、厚度在13.06mm的TC4钛合金圆管，长度为9000m、厚度在13.06mm的TC4钛合金圆管，长度为3000m、厚度在15mm的TC4钛合金圆管，长度为6000m、厚度在15mm的TC4钛合金圆管以及长度为9000m、厚度在15mm的TC4钛合金圆管且均成功得到TC4钛合金矩形管，由于长度较短且厚度较小的TC4钛合金矩形管采用其他工艺可以直接得到，为此，并未做相关试验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法，其特征在于，包括以下有效步骤：
a、首先将TC4钛合金圆管设置在冷拔设备上后，在其表层涂抹润滑剂；
b、待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金圆管冷拔成TC4钛合金椭圆管，在冷拔过程中，将TC4钛合金圆管加热到400℃±50℃；
c、待冷拔完成后，在TC4钛合金椭圆管表层继续涂抹润滑剂；
d、待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金椭圆管冷拔成TC4钛合金类方管，在冷拔过程中，将TC4钛合金椭圆管加热到400℃±50℃；
e、待冷拔完成后，在TC4钛合金类方管表层继续涂抹润滑剂；
f、待润滑剂涂抹完成后，利用模具将TC4钛合金类方管冷拔成TC4钛合金矩形管，在冷拔过程中，将TC4钛合金类方管加热到400℃±50℃；
其中，所述润滑剂为润滑油、石墨以及石灰的混合物，所述TC4钛合金圆管为长度在3000mm、厚度在10mm以上的TC4钛合金圆管。
2.根据权利要求1所述的大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法，其特征在于，所述润滑油、石墨以及石灰按照质量比1:1:10的比例混合。
3.根据权利要求1~2任一项所述的大尺寸TC4钛合金矩形管的冷拔方法，其特征在于，所述TC4钛合金类方管的外径长和外径宽的比例在1:1.2~1.3。
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