CN114393079A - 一种l型等边钛合金型材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种L型等边钛合金型材的生产方法。所述L型等边钛合金型材的生产方法，包括以下操作步骤：S1、选取钛合金牌号TA15的钛合金板条作为坯料，尺寸为δ30×92×3500mm，去除表面灰尘杂质；S2、先将选取的坯料用箱式电炉加热至950℃后，再用Φ365纵列式7连轧机组连续通过式轧制，依次通过K7‑K6‑K5‑K4‑K3‑K2‑K1孔型，一次成型为δ4×50×50×24000mm长的L型等边型材，轧机工作速度为5.5米/秒。本发明提供一种L型等边钛合金型材的生产方法，该方法通过采用纵列式7连轧机组连续通过式轧制成方式来制成九十度直角，代替了传统的弯折或挤压方式，使得型材加工时不易断裂，并能够充分的利用原材料，大大减少了原材料的浪费，同时批次一致性易于控制，操作方式简单。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工领域，尤其涉及一种L型等边钛合金型材的生产方法。
背景技术
钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属，钛是一种重要的结构金属，钛合金材料强度高、耐蚀性好、耐热性高，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
而钛合金型材则是以钛合金为原料，将其经过弯折、剪切挤压等工艺制得的特定形状的型材，根据其形状不同，其对应的加工方法也会有所不同，而对于L型等边钛合金型材的制备工艺来说，传统生产方式分为两种，一种为钛板材折弯，另一种为利用挤压机进行挤压成型。
相关技术中，利用折弯机折弯加工成90°直角等边型材，此种方式容易造成直角部位材料断裂板材浪费过大，角度偏大或偏小，精度无法控制，成品长度受折弯机刀口限制，折弯型材成品R角无补肉填充其支撑强度及承载强度无法满足材料应用要求，利用挤压机进行挤压成型，挤压型材对挤压设备功率、负载压力、孔型磨具要求极高，且挤压后成品呈麻花状，厚度余量需多增加至40％左右，目前可生产单只长度仅为3-4米，成品收得率不足60％，浪费极大，因此现有的L型等边钛合金型材的生产方法所制得的型材，并不能满足市场对型材的需求。
因此，有必要提供一种L型等边钛合金型材的生产方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种L型等边钛合金型材的生产方法，解决了L型等边钛合金型材的生产方法容易造成直角部位材料断裂板材浪费过大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法，包括以下操作步骤：
S1、选取钛合金板条作为坯料，去除表面灰尘杂质；
S2、先将选取的坯料用箱式电炉加热后，再用Φ365纵列式7连轧机组连续通过式轧制成的等边型材；
S3、利用热轧后材料余温，通过辊道将等边材料输送至在线张力矫直机，进行张力矫直；
S4、待半成品材料冷却后，用带锯床进行长度定尺下料，得到若干型材；
S5、使用并排背附式方法，对切割后的型材进行组包；
S6、将组包后型材装入地坑式退火炉中，进行消应力退火处理，退火完成后出炉拆包；
S7、然后使用通过式喷砂机喷砂清理型材的表层氧化皮；
S8、再将喷砂后型材放入酸槽中酸洗钝化，将其表面酸洗至银灰色后，再用清水冲洗干净即可；
S9、最后使用超声波探伤机进行探伤，探伤合格为成品，探伤不合格则为废品，探伤结束后成品放入烘干室内烘干，即可得到所需的L型等边钛合金型材。
优选的，所述S1中钛合金板条坯料的尺寸为δ30×92×3500mm，所述S2中使用箱式电炉加热至930-950℃后，再对坯料进行轧制成型，而使用轧机组依次通过K7-K6-K5-K4-K3-K2-K1孔型，轧机工作速度为5.5米/秒。
优选的，所述S4中下料后尺寸为：δ4×50×50×6000mm，每支型材长度为6米，所述S5中组包的具体方式为：使用250支型材组包，将其并列5排，外用Φ20钢丝杆，δ30mm钢板条各两件井字型捆扎组包，每捆井字型捆扎5道，每道间隔1米。
优选的，所述S6中退火炉温度上升至750℃后开始退火，并保持恒温持续2小时，之后随炉冷却至200℃左右时出炉，出炉拆包后直线度可达到1mm/m的直线度。
优选的，所述S8中酸液的比例为硝酸15％、氢氟酸5％，其余为水，浸泡15分钟左右，所述S9中探伤标准为A级，介质为水，烘干时烘干室内的温度为60℃。
优选的，所述S2中用于对选取的坯料进行加热处理的箱式电炉，包括箱体，所述箱体上设置有用于放置胚料的放置结构，所述放置结构包括放置架，所述放置架安装于所述箱体的外部，所述放置架的一侧且位于所述箱体的内部转动连接有安装架，所述放置架的外部固定安装有把手，所述放置架底部的两侧均固定安装有万向轮，所述放置架顶部的两侧均开设有定位孔。
优选的，所述箱体的外侧设置有箱门结构，所述箱门结构包括箱门和两个电动伸缩杆，所述箱门滑动于所述箱体的外侧，两个所述电动伸缩杆分别安装于所述箱体的两侧，且所述电动伸缩杆的伸缩端与所述箱门的一侧固定安装。
优选的，所述箱门底部的两侧均固定安装有定位轴，所述箱门的底部与所述放置架的顶部贴合，且所述定位轴的外部卡接于所述定位孔的内部。
优选的，所述箱体的顶部设置有用于驱动所述安装架转动的驱动结构，所述驱动结构包括驱动电机，所述驱动电机安装于所述箱体的顶部，所述驱动电机的输出轴外部套接有连接轴，所述连接轴的底部卡接于所述安装架顶部的连接槽内。
优选的，所述连接轴的外部套接有带动件，所述带动件的顶部固定安装有活动件，所述活动件的顶部由所述箱体的内部延伸至所述箱体的顶部，并与所述箱门的底部贴合，所述活动件的外部套接有弹性件。
与相关技术相比较，本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法具有如下有益效果：
本发明提供一种L型等边钛合金型材的生产方法，该方法通过采用纵列式7连轧机组连续通过式轧制成方式来制成九十度直角，代替了传统的弯折或挤压方式，使得型材加工时不易断裂，并能够充分的利用原材料，大大减少了材料的浪费，同时角度易于控制，操作方式简单；
另外，整个生产工艺简单可控，成品收得率可达90％以上，采用主轧机全自动运行，无需人工操作，达到了低成本、规模化生产的重要条件，可满足航空、兵器、核电等重点行业的所有性能指标，很好的满足市场对型材的需求。
附图说明
图1为本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法制得的L型材横截面图；
图2为本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法中K1-K7的孔形图；
图3为本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法中箱式电炉的结构示意图；
图4为图3所示的箱体内部的结构示意图；
图5为图4所示的A部放大示意图；
图6为图3所示的放置结构外部的结构示意图；
图7为图3所示的箱体展开后的结构示意图。
图中标号
1、箱体；
2、放置结构；
21、放置架，22、安装架，23、把手，24、万向轮，25、定位孔；
3、箱门结构；
31、箱门，32、电动伸缩杆，33、定位轴；
4、驱动结构；
41、驱动电机，42、连接轴，43、带动件，44、活动件，45、弹性件；
5、加热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
第一实施例
请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，其中，图1为本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法制得的L型材结构示意图；图2为本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法中K1-K7的孔形的结构图；图3为本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法中箱式电炉的结构示意图；图4为图3所示的箱体内部的结构示意图；图5为图4所示的A部放大示意图；图6为图3所示的放置结构外部的结构示意图；图7为图3所示的箱体展开后的结构示意图。L型等边钛合金型材的生产方法，包括以下操作步骤：
S1、选取钛合金牌号TA15的钛合金板条作为坯料，尺寸为δ30×92×3500mm，去除表面灰尘杂质；
S2、先将选取的坯料用箱式电炉加热至950℃后，再用Φ365纵列式7连轧机组连续通过式轧制，依次通过K7-K6-K5-K4-K3-K2-K1孔型，一次成型为δ4×50×50×24000mm长的L型等边型材，轧机工作速度为5.5米/秒；
S3、利用热轧后材料余温，通过辊道将等边材料输送至在线张力矫直机，进行张力矫直；
S4、待半成品材料冷却后，用带锯床进行长度定尺下料，将半成品切成长度6米/支的型材；
S5、然后使用并排背附式方法，对切割后的型材进行组包，组包的具体方式为：使用250支型材组包，将其并列5排，外用Φ20钢丝杆，δ30mm钢板条各两件井字型捆扎组包，每捆井字型捆扎5道，每道间隔1米；
S6、将组包后型材装入地坑式退火炉中，温度升至750℃后开始退火，并保持恒温持续2小时，之后随炉冷却至200℃左右时出炉，出炉拆包后直线度可达到1mm/m的直线度；
S7、然后使用通过式喷砂机喷砂清理型材的表层氧化皮；
S8、再将喷砂后型材放入酸槽中酸洗钝化，酸液的比例为硝酸15％、氢氟酸5％，其余为水，浸泡15分钟左右，将其表面酸洗至银灰色后，再用清水冲洗干净即可；
S9、最后使用超声波探伤机进行探伤，探伤标准为A级，介质为水，探伤合格为成品，探伤不合格则为废品，探伤结束后成品放入烘干室内烘干，即可得到所需的L型等边钛合金型材。
其中，所述S2中轧辊直径配比方式如下表所示：
使用以上轧辊排列方式，坯料在热轧制塑性变形时K3、K2、K1孔型间因轧辊不同速因素对坯料施加拉矫直力，轧制完成后型材可达到3mm/米以内直线度。
采用实施例1制得的型材，δ4×50×50mm的L型等边型材成品力学性能实测值如下图：
型材尺寸厚度公差满足±0.1mm，型材表面光泽，无裂纹、无夹杂、组织均匀、无偏析，超声波探伤满足A级标准。
所述S2中用于对选取的坯料进行加热处理的箱式电炉，包括箱体1，所述箱体1上设置有用于放置胚料的放置结构2，所述放置结构2包括放置架21，所述放置架21安装于所述箱体1的外部，所述放置架21的一侧且位于所述箱体1的内部转动连接有安装架22，所述放置架21的外部固定安装有把手23，所述放置架21底部的两侧均固定安装有万向轮24，所述放置架21顶部的两侧均开设有定位孔25。
放置结构2整体设置为推车形状，与箱体1配合设置，可以与箱体1组装使用，也可单独使用，放置架21与箱体1的外侧紧密贴合，胚料放置架21为转动在放置架21底板顶部位置，作为胚料板的固定安装位置，在其外部均匀设置有多个固定组件，可以分别对胚料板的顶部有效固定，能够跟随安装架22转动而转动，把手23位于放置架21的外侧，作为人们手部拉动位置，且放置架21的外侧以及把手23均设置为隔热材料，在长时间加热后，其外部温度不会过高，保证人们能够直接用手操作，万向轮24为放置架21底部提供支撑，使得放置架21可以快速移动；
通过设置该放置结构2，主要用于放置需要加热的胚料，而在加热完成后，可直接将放置结构2与箱体1拆分，然后推动放置结构2同时带动其上的加热完成的胚料板移动，进而实现了对胚料板的快速卸料操作，改变了传统的单个一一卸料放置，实现同时对多个胚料板卸料，不必长时间在高温的箱体1旁边进行操作，能够很好的避免高温烫伤，使得卸料更加方便，将推车与放置结合使用，卸料之后，可直接推动胚料板移动至下一加工位置，不必再另外使用转运装置对其进行运输操作，使得该放置结构2同时作为转运结构以及放置固定结构使用，在使用时更加灵活，功能更加丰富，更好的满足人们的使用需求。
所述箱体1的外侧设置有箱门结构3，所述箱门结构3包括箱门31和两个电动伸缩杆32，所述箱门31滑动于所述箱体1的外侧，两个所述电动伸缩杆32分别安装于所述箱体1的两侧，且所述电动伸缩杆32的伸缩端与所述箱门31的一侧固定安装，所述箱门31底部的两侧均固定安装有定位轴33，所述箱门31的底部与所述放置架21的顶部贴合，且所述定位轴33的外部卡接于所述定位孔25的内部。
箱门结构3主要与放置架21配合使用，用于对箱体1的外侧进行密封，箱门31内侧通过与箱体1的外部滑动连接，可以在箱体1的外部竖直方向移动，而两个电动伸缩杆32分别位于箱体1的左右两侧，且外接有电源，通过一个开关控制其两者伸缩，能够带动箱门1在竖直方向移动，进而实现箱门31的开启与关闭，而两个定位轴33分别位于箱门31底部的左右两侧，与两个定位孔25的位置一一对应，在箱门31闭合后，使得定位轴33正好卡接在定位孔25内，进而对放置架21起到有效的固定作用，使其能够稳定安装在箱体1外侧。
所述箱体1的顶部设置有用于驱动所述安装架22转动的驱动结构4，所述驱动结构4包括驱动电机41，所述驱动电机41安装于所述箱体1的顶部，所述驱动电机41的输出轴外部套接有连接轴42，所述连接轴42的底部卡接于所述安装架22顶部的连接槽内，所述连接轴42的外部套接有带动件43，所述带动件43的顶部固定安装有活动件44，所述活动件44的顶部由所述箱体1的内部延伸至所述箱体1的顶部，并与所述箱门31的底部贴合，所述活动件44的外部套接有弹性件45。
驱动结构4主要用于带动安装架22在箱体1的内部转动，而在箱体1内壁的两侧均安装有加热器5，可对胚料板的进行加热处理，连接轴42可以在驱动电机41的输出端外部滑动连接，并两者配合滑动，使得驱动电机41可以带动连接轴42转动，并能够使得连接轴42同时转动，而连接轴42为六棱柱，安装架22顶部设置有与连接轴42适配的卡槽，使得两者稳定连接，带动件43与连接轴42的外部转动连接，通过与活动件44固定连接，在活动件44向下移动时，能够使得带动件43带动连接轴42向下移动，而弹性件45主要为活动件44提供弹力支持，在活动件44向下移动时，能够挤压弹性件45收缩，而活动件44顶部与箱门31的底部贴合，在箱门31向下闭合时，使得箱门31能够挤压活动件44向下收缩，同时使得连接轴42与安装架22顶部连接，而在箱门31开启时，使得箱门31不再对活动件44产生挤压，而活动件44在弹力的作用下复位，而使得连接轴42与安装架22顶部分离，进而实现驱动结构4与安装架22的同步分离，在使用时更加方便，省去了单独对驱动结构4或是箱门31进行拆卸或安装操作。
与相关技术相比较，本发明提供的L型等边钛合金型材的生产方法具有如下有益效果：
本发明提供一种L型等边钛合金型材的生产方法，该方法通过采用纵列式7连轧机组连续通过式轧制成方式来制成九十度直角，代替了传统的弯折或挤压方式，使得型材加工时不易断裂，并能够充分的利用板材，大大减少了板材的浪费，同时角度易于控制，操作方式简单；
另外，整个生产工艺简单可控，成品收得率可达90％以上，采用主轧机全自动运行，无需人工操作，达到了低成本、规模化生产的重要条件，可满足航空、兵器、核电等重点行业的所有性能指标，很好的满足市场对型材的需求。
第二实施例
基于本发明的第一实施例一种L型等边钛合金型材的生产方法，本发明的第二实施例提供另一种L型等边钛合金型材的生产方法，其中，第二实施例并不会妨碍第一实施例的技术方案的独立实施。
具体的，本发明的提供另一种L型等边钛合金型材的生产方法不同之处在于：
S1、原料为钛合金牌号TC4的钛合金板条料坯料，尺寸为δ30×92×3500mm；
S2、将该坯料用箱式电阻炉加热至930℃后，用Φ365纵列式连轧机连续通过式轧制，依次通过K7-K6-K5-K4-K3-K2-K1孔型，一次成型为δ4×50×50×24000mm长的L型等边型材，轧机工作速度为6.5米/秒；
S3、利用热轧后材料余温，通过辊道将等边材料输送至在线张力矫直机，进行张力矫直；
S4、待半成品材料冷却后，用带锯床进行长度定尺下料，将胚料切成长度6米/支的型材；
S5、然后使用并排背附式方法，对切割后的型材进行组包，组包的具体方式为：每包约250支，并列5排，外用Φ20钢丝杆δ30mm钢板条各两件井字型捆扎组包，用钢制螺母紧固；
S6、将组包后型材装入地坑式退火炉中，温度升至750℃后开始退火，并保持恒温持续2小时，之后随炉冷却至200℃左右时出炉，出炉拆包后直线度可达到1mm/m的直线度；
S7、然后使用通过式喷砂机喷砂清理型材的表层氧化皮；
S8、再将喷砂后型材放入酸槽中酸洗钝化，酸液的比例为硝酸15％、氢氟酸5％，其余为水，浸泡15分钟左右，将其表面酸洗至银灰色后，再用清水冲洗干净即可；
S9、最后使用超声波探伤机进行探伤，探伤标准为A级，介质为水，探伤合格为成品，探伤不合格则为废品，探伤结束后成品放入烘干室内烘干，即可得到所需的L型等边钛合金型材。
其中，所述S2中轧辊直径配比方式如下表所示：
| 序号 | 道次名称 | 上辊直径mm | 下辊直径mm | 辊速 |
| 1 | K7 | Φ360 | Φ360 | 同心同速 |
| 2 | K6 | Φ360 | Φ360 | 同心同速 |
| 3 | K5 | Φ360 | Φ360 | 同心同速 |
| 4 | K4 | Φ360 | Φ360 | 同心同速 |
| 5 | K3 | Φ360 | Φ345 | 同心不同速 |
| 6 | K2 | Φ345 | Φ360 | 同心不同速 |
| 7 | K1 | Φ360 | Φ345 | 同心不同速 |
使用以上轧辊排列方式，坯料在热轧制塑性变形时K3、K2、K1孔型间因轧辊不同速因素对坯料施加拉矫直力，轧制完成后型材可达到3mm/米以内直线度。
采用实施例2制得的型材，δ4×50×50mm的L型等边型材成品力学性能实测值如下图：
型材尺寸厚度公差满足±0.1mm，型材表面光泽，无裂纹、无夹杂、组织均匀、无偏析，超声波探伤满足A级标准。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1、选取钛合金板条作为坯料，去除表面灰尘杂质；
S2、先将选取的坯料用箱式电炉加热后，再用Φ365纵列式7连轧机组连续通过式轧制成的等边型材；
S3、利用热轧后材料余温，通过辊道将等边材料输送至在线张力矫直机，进行张力矫直；
S4、待半成品材料冷却后，用带锯床进行长度定尺下料，得到若干型材；
S5、使用并排背附式方法，对切割后的型材进行组包；
S6、将组包后型材装入地坑式退火炉中，进行消应力退火处理，退火完成后出炉拆包；
S7、然后使用通过式喷砂机喷砂清理型材的表层氧化皮；
S8、再将喷砂后型材放入酸槽中酸洗钝化，将其表面酸洗至银灰色后，再用清水冲洗干净即可；
S9、最后使用超声波探伤机进行探伤，探伤合格为成品，探伤不合格则为废品，探伤结束后成品放入烘干室内烘干，即可得到所需的L型等边钛合金型材。
2.根据权利要求1所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述S1中钛合金板条坯料的尺寸为δ30×92×3500mm，所述S2中使用箱式电炉加热至930-950℃后，再对坯料进行轧制成型，而使用轧机组依次通过K7-K6-K5-K4-K3-K2-K1孔型，轧机工作速度为5.5米/秒。
3.根据权利要求1所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述S4中下料后尺寸为：δ4×50×50×6000mm，每支型材长度为6米，所述S5中组包的具体方式为：使用250支型材组包，将其并列5排，外用Φ20钢丝杆，δ30mm钢板条各两件井字型捆扎组包，每捆井字型捆扎5道，每道间隔1米。
4.根据权利要求1所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述S6中退火炉温度上升至750℃后开始退火，并保持恒温持续2小时，之后随炉冷却至200℃左右时出炉，出炉拆包后直线度可达到1mm/m的直线度。
5.根据权利要求1所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述S8中酸液的比例为硝酸15％、氢氟酸5％，其余为水，浸泡15分钟左右，所述S9中探伤标准为A级，介质为水，烘干时烘干室内的温度为60℃。
6.根据权利要求1所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述S2中用于对选取的坯料进行加热处理的箱式电炉，包括箱体，所述箱体上设置有用于放置胚料的放置结构，所述放置结构包括放置架，所述放置架安装于所述箱体的外部，所述放置架的一侧且位于所述箱体的内部转动连接有安装架，所述放置架的外部固定安装有把手，所述放置架底部的两侧均固定安装有万向轮，所述放置架顶部的两侧均开设有定位孔。
7.根据权利要求6所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述箱体的外侧设置有箱门结构，所述箱门结构包括箱门和两个电动伸缩杆，所述箱门滑动于所述箱体的外侧，两个所述电动伸缩杆分别安装于所述箱体的两侧，且所述电动伸缩杆的伸缩端与所述箱门的一侧固定安装。
8.根据权利要求7所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述箱门底部的两侧均固定安装有定位轴，所述箱门的底部与所述放置架的顶部贴合，且所述定位轴的外部卡接于所述定位孔的内部。
9.根据权利要求8所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述箱体的顶部设置有用于驱动所述安装架转动的驱动结构，所述驱动结构包括驱动电机，所述驱动电机安装于所述箱体的顶部，所述驱动电机的输出轴外部套接有连接轴，所述连接轴的底部卡接于所述安装架顶部的连接槽内。
10.根据权利要求9所述的L型等边钛合金型材的生产方法，其特征在于，所述连接轴的外部套接有带动件，所述带动件的顶部固定安装有活动件，所述活动件的顶部由所述箱体的内部延伸至所述箱体的顶部，并与所述箱门的底部贴合，所述活动件的外部套接有弹性件。
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