CN113634623B - 高强度钛合金圆棒的热矫直方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高强度钛合金圆棒的热矫直方法，属于钛合金加工技术领域，包括两端装夹、通电升温、断电拉直、空冷等步骤完成，采用冷料夹头对合金圆棒两端进行夹持，并接入电源，使两个夹头与合金圆棒之间形成闭合回路，利用合金的导电性能差，使之迅速升温，加热效果比加热炉效果更好，到达相变温度附近，再进行拉直，可以起到加快晶粒析出的效果，使后续的时效工艺更加充分，提高材料性能，且本发明控制拉直时间在50‑60s完成，避免由于高温下的材料变形抗力较小，长时间施加拉力导致线径减小，使热矫直后的合金圆棒具备更好的性能。

Description

高强度钛合金圆棒的热矫直方法

技术领域

本发明属于钛合金加工技术领域，具体地，涉及高强度钛合金圆棒的热矫直方法。

背景技术

钛合金因其优秀的力学性能、耐腐蚀性而逐渐取代不锈钢在电子、汽车、航空航天及医疗行业的地位，作为常规金属产品的钛合金圆棒的生产工艺自然成为开发重点之一。其中小规格圆棒的生产矫直工艺也是其研究重点之一，小规格钛合金圆棒生产目前主要的工艺有轧制和拉丝两种，轧制的生产精度不及拉丝，因此对于供电子行业使用的高精度圆棒我们一般使用拉丝工艺生产。但是拉丝工艺为了提高产能，通常使用盘拉，生产出的产品为盘圆，因此盘圆的开盘及矫直成为该工艺的最大难点，尤其是高强度脆性材质的圆棒矫直。

棒材的矫直通常使用平立矫、斜辊矫的方法，但是这些矫直方法会使材料产生应力，矫直后的直棒后续加工中应力释放，便会再次弯曲变形。且钛合金的屈强比较高，在矫直过程中很容易出现压力不足矫不直或者压力过大材料断裂，操作十分困难。因此对于高强度的钛合金圆棒，我们需要采用加热矫直的方法。

热矫直时需要将材料加热至接近相变点的800℃左右，但这样一来对平立矫和斜辊矫的辊轮都会造成较大损害，采用热拉的工艺来进行矫直时，具有热料装夹困难，夹持完毕时材料温度过低，矫直效果不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供高强度钛合金圆棒的热矫直方法，用于解决背景技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

高强度钛合金圆棒的热矫直方法，包括如下步骤：

步骤S1：将合金圆棒的两端分别使用夹持组件的冷料夹头进行装夹；

步骤S2：冷料夹头的夹头分别接通电源的正负两极，使冷料夹头与合金圆棒形成正极→夹头→钛合金圆棒→夹头→负极的闭合电路，然后对冷料夹头进行通电；

步骤S3：由于钛合金导电性差，通电后迅速升温，使用测温枪对合金圆棒的温度进行测定，当温度达到795-805℃时，断开电源，两端冷料夹头在驱动气缸的驱动下向相反方向移动，施加相对的力，向两边进行拉直，拉直后松开冷料夹头，进行空冷，完成热矫直。

进一步地，所述合金圆棒具体的为直径为5cm的β型钛合金圆棒。

进一步地，所述冷料夹头驱动采用气动的方式，由夹持气缸完成。

进一步地，从装夹到热矫直完成的时间控制在50-60s完成。

进一步地，进行拉直时合金圆棒的下方设有绝缘衬垫。

本发明的有益效果：本发明通过设置两端夹持，固定β型钛合金圆棒，然后利用钛合金导电性较差，对两端所使用的夹头进行通电，使装夹钛合金圆棒后可以形成正极→夹头→钛合金圆棒→夹头→负极的闭合电路，通电后，钛合金圆棒迅速发热，加热效果比加热炉效果更好，且控制拉直时间在50-60s完成，避免由于高温下的材料变形抗力较小，长时间施加拉力导致线径减小，且控制在800℃左右，靠近相变点时进行拉直，可以起到加快晶粒析出的效果，使后续的时效工艺更加充分，提高材料性能。

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所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为本发明矫直装置的结构示意图；

图3为本发明矫直装置的冷料夹头的结构示意图：

图4为本发明矫直装置的夹持板的结构示意图；

图5为本发明矫直装置的冷料夹头的俯视示意图；

图6为本发明矫直装置的驱动气缸的结构示意图；

图7为本发明矫直装置的绝缘衬垫的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、夹持组件；12、冷料夹头；121、固定块；122、顶杆；123、底板；124、夹持板；125、转动杆；126、支架；127、夹持气缸；13、移动滑块；2、驱动组件；21、固定架；22、驱动气缸；23、连接杆；24、驱动杆；3、绝缘衬垫；31、支撑柱；32、伸缩气缸；4、电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图7所示，本发明为高强度钛合金圆棒的热矫直方法，其中使用了一种矫直装置，该矫直装置包括底座、夹持组件1、驱动组件2；

其中，夹持组件1包括冷料夹头12与移动滑块13，冷料夹头12的一侧与移动滑块13固定连接，底座上设有与移动滑块13相适配的滑槽，使移动滑块13可以在底座的范围内水平运动，冷料夹头12包括固定块121，固定块121的一侧与移动滑块13的一侧固定连接，使移动滑块13可以带着冷料夹头12移动，固定块121的另一侧的上端与下端分别固定连接有顶杆122与底板123，顶杆122关于固定块121中轴线对称设有两个，顶杆122与底板123之间设有夹持板124，顶杆122上开设有连接孔，夹持板124上端两侧设有与连接孔适配的连接耳，夹持板124通过连接耳与顶杆122转动连接；夹持板124的顶部设有两个关于夹持板124中轴线对称的凸杆，两个凸杆之间设有转动杆125，转动杆125的两端分别与一个凸杆的内部转动连接，固定块121的顶部通过支架126安装有夹持气缸127，夹持气缸127的外壳与支架126通过转轴转动连接，夹持气缸127的驱动端与转动杆125的中间位置固定连接；由于夹持气缸127与支架126转动连接，夹持气缸127的驱动端与凸杆转动连接，夹持板124与顶杆122转动连接，当夹持气缸127驱动端伸出时，可以使夹持板124绕连接孔转动，从而使夹持板124与底板123打开开口，然后将合金棒放入开口，夹持气缸127恢复，可对合金棒进行夹持；

驱动组件2包括固定架21，固定架21内部安装有驱动气缸22，驱动气缸22的驱动端与夹持组件1的方向相反，驱动气缸22驱动端固定连接有连接杆23，连接杆23的两端连接有驱动杆24，驱动杆24远离连接杆23的一端与移动滑块13的侧面通过卡块固定连接，驱动气缸22的驱动端伸出时，使驱动杆24带动移动滑块13向驱动组件2的方向移动。

驱动组件2与夹持组件1均设有两个，且关于底座的中轴线对称设置，两个移动滑块13的运动方向相反，对夹持在两个冷料夹头12之间的合金圆棒进行拉直；

底座上还设置有若干个绝缘衬垫3，绝缘衬垫3的下方固定连接有支撑柱31，支撑柱31的下端设置有伸缩气缸32，对绝缘衬垫3的位置进行调节，防止合金棒在拉直的过程中向下凹陷。

底座的内部设有电源4，电源4的正负极通过导线分别与一个冷料夹头12连接，当合金圆棒被夹持后，通入电源4，即可形成一个闭合的电路，且由于合金棒的导电性不好，就会产生加热效果，两端的夹持组件1再向相反方向运动，即可完成对合金的热矫直。

实施例1

高强度钛合金圆棒的热矫直方法，包括如下步骤：

步骤S1：将直径为5cm的β型钛合金圆棒的两端分别使用夹持组件1的冷料夹头12进行装夹；

步骤S2：夹持组件1的冷料夹头12分别接通电源4的正负两极，使冷料夹头12与合金圆棒形成正极→夹头→钛合金圆棒→夹头→负极的闭合电路，然后对夹头进行通电；

步骤S3：通电后迅速升温，使用测温枪对合金圆棒的温度进行测定，当温度达到795℃时，断开电源4，两端夹持组件1施加相对的力，向两边进行拉直，拉直后松开冷料夹头12，进行空冷，完成热矫直；

其中，从装夹到热矫直完成的时间控制在50s完成。

实施例2

高强度钛合金圆棒的热矫直方法，包括如下步骤：

步骤S1：将直径为5cm的β型钛合金圆棒的两端分别使用夹持组件1的冷料夹头12进行装夹；

步骤S2：夹持组件1的冷料夹头12分别接通电源4的正负两极，使冷料夹头12与合金圆棒形成正极→夹头→钛合金圆棒→夹头→负极的闭合电路，然后对夹头进行通电；

步骤S3：通电后迅速升温，使用测温枪对合金圆棒的温度进行测定，当温度达到800℃时，断开电源4，两端夹持组件1施加相对的力，向两边进行拉直，拉直后松开冷料夹头12，进行空冷，完成热矫直；

其中，从装夹到热矫直完成的时间控制在55s完成。

实施例3

高强度钛合金圆棒的热矫直方法，包括如下步骤：

步骤S1：将直径为5cm的β型钛合金圆棒的两端分别使用夹持组件1的冷料夹头12进行装夹；

步骤S2：夹持组件1的冷料夹头12分别接通电源4的正负两极，使冷料夹头12与合金圆棒形成正极→夹头→钛合金圆棒→夹头→负极的闭合电路，然后对夹头进行通电；

步骤S3：通电后迅速升温，使用测温枪对合金圆棒的温度进行测定，当温度达到805℃时，断开电源4，两端夹持组件1施加相对的力，向两边进行拉直，拉直后松开冷料夹头12，进行空冷，完成热矫直；

其中，从装夹到热矫直完成的时间控制在60s完成。

对比例：采用两辊矫直机矫直。

对实施例1-3和对比例热矫直后的合金圆棒进行时效处理，处理条件为温度为460℃保温6小时，然后参照《ASTM E8_E8M-2015金属材料张力试验方法》进行性能测试，得到结果如下表所示：

由上表可以看出实施例1-3处理后的钛合金圆棒具有良好的屈服强度、拉伸强度、断面收缩率与断面伸长率。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.高强度钛合金圆棒的热矫直方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：使用夹持组件(1)中的两个冷料夹头(12)对合金圆棒的两端进行装夹；

步骤S2：冷料夹头(12)分别接通电源(4)的正负两极，然后对冷料夹头(12)进行通电；

步骤S3：使用测温枪对合金圆棒的温度进行测定，当温度达到795-805℃时，断开电源(4)，两端冷料夹头(12)向相反方向移动进行拉直，拉直后松开冷料夹头(12)，进行空冷，完成热矫直；

夹持组件(1)包括冷料夹头(12)与移动滑块(13)，冷料夹头(12)的一侧与移动滑块(13)固定连接，底座上设有与移动滑块(13)相适配的滑槽，使移动滑块(13)可以在底座的范围内水平运动，冷料夹头(12)包括固定块(121)，固定块(121)的一侧与移动滑块(13)的一侧固定连接，使移动滑块(13)可以带着冷料夹头(12)移动，固定块(121)的另一侧的上端与下端分别固定连接有顶杆(122)与底板(123)，顶杆(122)关于固定块(121)中轴线对称设有两个，顶杆(122)与底板(123)之间设有夹持板(124)，顶杆(122)上开设有连接孔，夹持板(124)上端两侧设有与连接孔适配的连接耳，夹持板(124)通过连接耳与顶杆(122)转动连接；夹持板(124)的顶部设有两个关于夹持板(124)中轴线对称的凸杆，两个凸杆之间设有转动杆(125)，转动杆(125)的两端分别与一个凸杆的内部转动连接，固定块(121)的顶部通过支架(126)安装有夹持气缸(127)，夹持气缸(127)的外壳与支架(126)通过转轴转动连接，夹持气缸(127)的驱动端与转动杆(125)的中间位置固定连接；

两个冷料夹头(12)对称设置；

步骤S1中具体由冷料夹头(12)的夹持板(124)对合金圆棒进行夹持；

夹持板(124)由夹持气缸(127)驱动。

2.根据权利要求1所述的高强度钛合金圆棒的热矫直方法，其特征在于：所述合金圆棒为直径为5cm的β型钛合金圆棒。

3.根据权利要求1所述的高强度钛合金圆棒的热矫直方法，其特征在于：从装夹到热矫直完成的时间控制在50-60s完成。

4.根据权利要求1所述的高强度钛合金圆棒的热矫直方法，其特征在于：步骤S3中移动由驱动气缸(22)驱动。

5.根据权利要求1所述的高强度钛合金圆棒的热矫直方法，其特征在于：进行拉直时合金圆棒的下方设有绝缘衬垫(3)。

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