CN117244959A - 一种厚壁的钛合金圆管及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种厚壁的钛合金圆管及其加工方法，包括如下步骤：步骤一：熔铸，选取高纯海绵钛作为原材料，将所述海绵钛材料熔化后，通过脱氧工艺，将钛水凝固为实心的钛合金铸锭。步骤二：挤压，将所述钛合金铸锭挤压成圆管坯。步骤三：多道次拉拔，采用固定芯球及固定外模的拉拔方式将圆形管坯拉拔至成品。步骤四：退火，每道次加工完毕后对管材进行真空方式的热处理加工。本发明无需通过扎制加工，即可生产出厚壁钛合金圆管。
Description
技术领域
本发明属于有色金属加工技术领域，具体涉及一种厚壁的钛合金圆管及其加工方法。
背景技术
在管材中，外径与壁厚的比例大于4:1时，例如外径35mm壁厚11mm，这样所得其外径与壁厚的比例大于4:1，我们将这种管材归类为厚壁管。厚壁的钛合金管材是飞机、火箭等航空机械连接处的主要材料，承担着紧固航空器机身的重要任务。由于这种管材壁厚极厚，所以采用国内普遍所使用的扎制加工技术无法生产出厚壁管。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厚壁的钛合金圆管及其加工方法，旨在解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种厚壁的钛合金圆管，包括如下步骤：
步骤一：熔铸，选取高纯海绵钛作为原材料，将所述海绵钛材料熔化后，通过脱氧工艺，将钛水凝固为实心的钛合金铸锭，
步骤二：挤压，将所述钛合金铸锭挤压成圆管坯，
步骤三：多道次拉拔，采用固定芯球及固定外模的拉拔方式将圆形管坯拉拔至成品，
步骤四：退火，每道次加工完毕后对管材进行真空方式的热处理加工。
进一步的，步骤一中，所述海绵钛符合GB/TAI337-2012高纯阴极铜标准，钛纯度可达到99.99％，把所述海绵钛成块状并装入真空电子束熔炉的送料机构，待进入所述电子束熔炉后，抽至高真空后送电，进行电子束精炼，熔化后的钛熔体落入定向凝固装置—石墨坩埚，经过冷却凝固形成所述钛铸锭，所述钛铸锭直径为295mm，每节所述钛铸锭锯切长度450mm。
进一步的，步骤一完成后，采用工频加热炉对所述钛合金铸锭进行加热。
进一步的，步骤二中，采用5000吨卧式水封挤压机及配套的挤压模穿孔针对加热的所述钛合金铸锭进行管材挤压，挤压模为特制挤压模，将φ95挤压模的入口处设计为圆弧状以使钛材在挤压时能匀速进入挤压模孔，避免由于壁厚太厚导致穿孔针被钛液挤断而造成挤压失败，穿孔针采用φ65固定针体加φ40的固定针头组合，增强针体的强度，挤压速度控制在30～45mm/s，挤压总加工率控制在79～86％之间。
进一步的，步骤二中，挤压时先将加热好的所述钛合金铸锭送进挤压筒内，在所述钛合金铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫，使挤压轴推着所述挤压垫和所述钛合金铸锭向前运动，穿过挤压模孔与所述穿孔针形成的圆环而形成所述圆管坯，所述圆管坯规格为Φ95*27.5mm。
进一步的，步骤三中，分道次拉拔时，所述管坯规格为Φ95*27.5mm*6000mm，每道次加工率控制在33～39％，拉拔完成形成的所述成品管的规格为Φ45*14.5*8660mm。
进一步的，步骤一与步骤二之间，对所述钛合金铸锭进行检测，分析钛含量、氧含量、晶粒度及各种杂质含量。
进一步的，步骤二与步骤三之间，对所述圆管坯进行尺寸公差和表面质量检查，并对检查出的质量问题进行修整。
进一步的，步骤三中，进行多道次拉拔前，在圆形管坯表层涂抹润滑剂。
进一步的，步骤四完成后，按产品技术要求的各项指标对退火后的所述成品管进行最终检测，所述指标包括产品尺寸公差、表面质量、化学成分、机械性能，检测合格后进行包装入库。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明无需通过扎制加工，即可生产出厚壁钛合金圆管。同时本发明工艺中，钛材在挤压时能匀速进入挤压模孔，避免由于壁厚太厚导致穿孔针被钛液挤断而造成挤压失败，穿孔针采用φ65固定针体加φ40的固定针头组合，可增强针体的强度。整个工艺极大提高了厚壁的钛合金圆管的品质。
具体实施方式
下面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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：一种厚壁的钛合金圆管，包括如下步骤：
步骤一：熔铸，选取高纯海绵钛作为原材料，将所述海绵钛材料熔化后，通过脱氧工艺，将钛水凝固为实心的钛合金铸锭，
步骤二：挤压，将所述钛合金铸锭挤压成圆管坯，
步骤三：多道次拉拔，采用固定芯球及固定外模的拉拔方式将圆形管坯拉拔至成品，
步骤四：退火，每道次加工完毕后对管材进行真空方式的热处理加工。
步骤一中，所述海绵钛符合GB/TAI337-2012高纯阴极铜标准，钛纯度可达到99.99％，把所述海绵钛成块状并装入真空电子束熔炉的送料机构，待进入所述电子束熔炉后，抽至高真空后送电，进行电子束精炼，熔化后的钛熔体落入定向凝固装置—石墨坩埚，经过冷却凝固形成所述钛铸锭，所述钛铸锭直径为295mm，每节所述钛铸锭锯切长度450mm。
步骤一完成后，采用工频加热炉对所述钛合金铸锭进行加热。
步骤二中，采用5000吨卧式水封挤压机及配套的挤压模穿孔针对加热的所述钛合金铸锭进行管材挤压，挤压模为特制挤压模，将φ95挤压模的入口处设计为圆弧状以使钛材在挤压时能匀速进入挤压模孔，避免由于壁厚太厚导致穿孔针被钛液挤断而造成挤压失败，穿孔针采用φ65固定针体加φ40的固定针头组合，增强针体的强度，挤压速度控制在30～45mm/s，挤压总加工率控制在79～86％之间。
步骤二中，挤压时先将加热好的所述钛合金铸锭送进挤压筒内，在所述钛合金铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫，使挤压轴推着所述挤压垫和所述钛合金铸锭向前运动，穿过挤压模孔与所述穿孔针形成的圆环而形成所述圆管坯，所述圆管坯规格为Φ95*27.5mm。
步骤三中，分道次拉拔时，所述管坯规格为Φ95*27.5mm*6000mm，每道次加工率控制在33～39％，拉拔完成形成的所述成品管的规格为Φ45*14.5*8660mm。
步骤一与步骤二之间，对所述钛合金铸锭进行检测，分析钛含量、氧含量、晶粒度及各种杂质含量。
步骤二与步骤三之间，对所述圆管坯进行尺寸公差和表面质量检查，并对检查出的质量问题进行修整。
步骤三中，进行多道次拉拔前，在圆形管坯表层涂抹润滑剂。
步骤四完成后，按产品技术要求的各项指标对退火后的所述成品管进行最终检测，所述指标包括产品尺寸公差、表面质量、化学成分、机械性能，检测合格后进行包装入库。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：熔铸，选取高纯海绵钛作为原材料，将所述海绵钛材料熔化后，通过脱氧工艺，将钛水凝固为实心的钛合金铸锭，
步骤二：挤压，将所述钛合金铸锭挤压成圆管坯，
步骤三：多道次拉拔，采用固定芯球及固定外模的拉拔方式将圆形管坯拉拔至成品，
步骤四：退火，每道次加工完毕后对管材进行真空方式的热处理加工。
2.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤一中，所述海绵钛符合GB/TAI337-2012高纯阴极铜标准，钛纯度可达到99.99％，把所述海绵钛成块状并装入真空电子束熔炉的送料机构，待进入所述电子束熔炉后，抽至高真空后送电，进行电子束精炼，熔化后的钛熔体落入定向凝固装置—石墨坩埚，经过冷却凝固形成所述钛铸锭，所述钛铸锭直径为295mm，每节所述钛铸锭锯切长度450mm。
3.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤一完成后，采用工频加热炉对所述钛合金铸锭进行加热。
4.根据权利要求2所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤二中，采用5000吨卧式水封挤压机及配套的挤压模穿孔针对加热的所述钛合金铸锭进行管材挤压，挤压模为特制挤压模，将φ95挤压模的入口处设计为圆弧状以使钛材在挤压时能匀速进入挤压模孔，避免由于壁厚太厚导致穿孔针被钛液挤断而造成挤压失败，穿孔针采用φ65固定针体加φ40的固定针头组合，增强针体的强度，挤压速度控制在30～45mm/s，挤压总加工率控制在79～86％之间。
5.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤二中，挤压时先将加热好的所述钛合金铸锭送进挤压筒内，在所述钛合金铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫，使挤压轴推着所述挤压垫和所述钛合金铸锭向前运动，穿过挤压模孔与所述穿孔针形成的圆环而形成所述圆管坯，所述圆管坯规格为Φ95*27.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤三中，分道次拉拔时，所述管坯规格为Φ95*27.5mm*6000mm，每道次加工率控制在33～39％，拉拔完成形成的所述成品管的规格为Φ45*14.5*8660mm。
7.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤一与步骤二之间，对所述钛合金铸锭进行检测，分析钛含量、氧含量、晶粒度及各种杂质含量。
8.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤二与步骤三之间，对所述圆管坯进行尺寸公差和表面质量检查，并对检查出的质量问题进行修整。
9.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤三中，进行多道次拉拔前，在圆形管坯表层涂抹润滑剂。
10.根据权利要求1所述的一种厚壁的钛合金圆管的加工方法，其特征在于：步骤四完成后，按产品技术要求的各项指标对退火后的所述成品管进行最终检测，所述指标包括产品尺寸公差、表面质量、化学成分、机械性能，检测合格后进行包装入库。
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