钛及钛合金管加工工艺探讨.pdf

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第6期(总第181期
机工程与自动化
2013年12月
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIN
文章编号:1672-6413(2013)06-0221-02
钛及钛合金管加工工艺探讨
朱洪志,秦建平1,王召林1,岳海波2
(1.太原科技大学材料科学与工程学院,山西大原030024;2.北方重工集团有限公司压延设备分公
司,辽宁沈阳110141)
摘要:主要介绍了钛管穿孔现阶段的主要加エエ艺及其特点,通过二次穿孔在不锈钢中的运用和钛管实际生
产过程中的问題,提出对钛管进行二次穿孔的研究
关键词:钛;钛合金;无缝管;三辊斜轧;二次穿孔
中图分类号:TG376.9:TG146.2+3
文献标识码:A
0引穹
坯制备采用下面3种工艺:
钛及钛合金是一种重要的结构金属,由于其难于
(1)钻孔挤压:该方法变形量大,晶粒小,管坏壁
提取,因此在20世纪50年代オ发展起来。目前,由于厚均匀,可制备壁厚较薄的管坯。挤压通常采用玻璃
钛及钛合金具有低密度、高比强、耐高温、耐腐蚀、无润滑或包套润滑,玻璃润滑挤压钛管坯工艺在我国还
磁、生物相容等优异的综合性能,其产品已经渗透到了不是很成熟,同时选择合适的玻璃润滑剂成为其在挤
航空、航天、舰船、兵器、石油、化工、医疗等各领压中的关键;包套润滑虽然说比较成熟,可以得到较好
域?。近年来,随着我国钛治炼技术的不断进步和的管坯表面,但是包套材料消耗较大,为去除包套耗酸
钛合金生产工艺的不断完善,其质量不断提高,成本不比较多,也容易造成环境污染,其辅助工序比较多,工
蜥降低,应用领域也不断扩大,钛合金管的需求也不断作量大
增长。
(2)板(带)焊接:该生产方式不宜生产规格多而
钛合金管的加工方法
批量少的产品,焊缝是比较薄弱的地方,焊缝清理时比
通常钛及钛合金管有挤压、板(带)材焊接和斜轧较困难,同时该方法具有生产效率高、成本低、壁厚较
穿孔等加工方式,如图1所示。
均匀、内表面质量好、能生产大直径的管材、投入的设
铸.锭(光
备简单等优点。
板带
(3)斜轧穿孔:该生产方式不是很灵活,产品比较
锻造
机械加工
旋压
弯型
単一,也不能制备壁薄的管坯,得到的管坯也不太长,
但该方法金属消耗小,设备投入少,不用包套和润滑,
斜轧穿孔
挤压
焊接
不污染环境,模具消耗少,成品率高,加工成本低,使其
管坯
在钛合金管坯生产中得到应用。
轧制轧制轧制旋压拉伸
随着焊管工艺的改进,尽管其有取代无缝管的趋
势,但是像一些重要的化工装置、航空液压管路及火箭
拉伸拉伸
发动机燃料导管等,为确保安全,钛合金无缝管仍不能
轧制
被焊管取代。
成品管
钛合金的斜轧穿孔
图1钛及钛合金生产流程简图
钛合金无缝管坯的斜轧穿孔分为两种工艺:二辊
目前,低强度、低合金化的钛及钛合金无缝管的加斜轧穿孔法和三辊斜轧穿孔法。三辊斜轧穿孔工艺能
工技术比较成熟,均采用冷轧真空退火工艺。通常管在钛合金中运用,一部分是由于钛合金本身材料的改
收稿日期:2013-03-22;修回日期:2013-06-22
作者简介:朱洪志(1986-),男,湖南常德人,在读硕士研究生,主要研究方向:特种钢材深加工技术。
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进,改善了其加工性能,还有一部分是由于三辊斜轧穿由于钛合金导热性比不锈钢差,考虑也只加热一次,但
孔本身生产工艺的改进及完善。
同时考虑到穿钛管的规格,具体的加热次数只能在后
二辊斜轧穿孔法生产的钛管坯内外表面易出现起续的研究中确定
皮、折叠和头部开裂等缺陷,其尺寸精度差,因此二辊
(3)转速方面:当采用一次穿孔时,由于一次穿孔
斜轧穿孔法无法生产高质量的管坯。三辊斜轧穿孔法成型所要求的压下量大,在穿同样规格的钛管时,一次
是在二辊斜轧穿孔的基础上发展起来的,不仅可以生穿孔的转速要求比较大,次穿孔时第一次穿孔机的
产尺寸精度高、内外表面质量比较好的管坯,而且可生转速不会很高,管坯的表面质量相对来说较好。
直径和壁厚比大于10的薄壁管坯,其生产效率大大
总之,关于二次穿孔在钛管生产过程中的运用,日
提高。不难看出三辊斜轧穿孔相对于二辊斜轧穿孔有前对这方面的研究比较少,具体的参数设定及工艺要
较大的优势,在某些企业的技术改造中,二辊斜轧穿孔求也只能参考,有待于完善。
有用到一些三辊斜轧穿孔上比较成熟的设计工艺,同4总结
时三辊斜轧穿孔机本身的技术特点也决定了其在钛合
(1)钛管的生产方法比较多,根据市场对钛管的
金穿孔过程中将得到比较广泛的运用。
要求,其加工成型的方式不同。
3钛及钛合金管的二次穿孔
2)无缝钛管的穿孔,主要有二辊斜轧穿孔和
实际生产过程中由于三辊斜轧存在很多问题,如辊斜轧穿孔。二辊穿孔技术比较成熟,同时其缺陷也
轧制过程中钛及钛合金管有穿透现象即钛管壁穿破,比较多;三辊斜轧穿孔的主要问题是穿孔过程不太能
同时也存在着顶头卡在管坯里而无法顺利穿孔等。为顺利穿过,经常出现轧卡现象。
解决这些问题,对钛管的二次穿孔进行了探讨。
(3)钛管的二次穿孔在实际中基本没有,只能借
由于目前对钛管二次穿孔工艺的研究较少,二次助二次穿孔在其他合金上的运用来探索,目前也只是
穿孔也主要集中在不锈钢的穿孔过程中,因此主要在研究阶段,没有实际生产运用
是借鉴不锈钢的二次穿孔工艺对钛管二次穿孔是否可参考文献:
行进行分析。
]杨冠军,越永生,于振涛?等.钛合金研究、加工与应用的
(1)压下量方面:钛管采用二次穿孔时,由于第
新进展[J].材料导报,2001(10):18-20.
次穿孔所要求的压下量比较小,変形量很少,因此在保[2] Rao AA, Murty BS, Chakraborty M. Rolc of zirconium
证顶头强度的条件下,相比只有一次穿孔时比较容易
and impurities in grain refinement of aluminum with Al
TI-BLJ. Mater Sci Technol. 1997, 13(9): 769-777
穿。由于减径量小,造成的内折自然会少,即可以减少
L3]吕培成,三辊斜轧穿孔法生产纯钛管的工艺研究[J].稀
内表面的缺陷,当第二次穿孔时,轴向阻力比较小,在
有金属材料与工程,1985,14(3):11~-17
适当分配压下量的情况下,内表面缺陷明显减少。
4]王神怀,二次穿孔工艺初探[J].钢管,1990(3):1-3.
(2)加热方面:一次穿孔只需加热一次,二次穿孔
Study on Processing Technology of Titanium and Titanium Alloy Tubes
ZHU Hong-zhi", QIN Jian-ping, WANG Zhao-lin, YUE Hai-be
(1. School of Materials Science and Technology, Taiyuan University of Science and