前蘇聯(lián)的鈦合金管材包括12種合金的2000多個(gè)工業(yè)品種規(guī)格。根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)條件,鈦及鈦合金管材可分為熱擠壓管、熱軋管、冷變形管和焊接管4類,見表4-28.
鈦及鈦合金的無縫管材可采用幾種工藝流程來生產(chǎn)。熱軋管材一般是在二輥或三輥穿孔軋機(jī)上軋制生產(chǎn)。
薄壁無縫管材多按下列流程制造:
(1)擠壓-軋制;
(2)擠壓-軋制一拉伸;
(3)穿孔-軋制。
管材擠壓的主要工藝要求為:按照確定的工藝,或者對(duì)不同直徑的軋棒進(jìn)行機(jī)械加工,或者對(duì)坯料進(jìn)行擠壓穿孔,均可獲得空心管坯。研究表明,當(dāng)孔徑大于130mm時(shí),最好用盲孔模對(duì)坯料進(jìn)行穿孔,保留25~30mm的堵頭。過薄的堵頭會(huì)使作用在擠壓針上的力急劇增加。當(dāng)對(duì)直徑大于130mm的環(huán)形件直通穿孔時(shí),可形成一種料頭,其長(zhǎng)度為穿孔直徑的1.2~1.3倍。這會(huì)顯著增加金屬消耗,并使工藝過程變得不經(jīng)濟(jì)。
擠壓管材用穿孔坯料或軋棒,應(yīng)車去表面缺陷和吸氣層。直徑為80mm以上的管材一般在30~50MN的臥式水壓機(jī)上擠壓,而直徑較小的管材則在16Mn臥式水壓機(jī)或6MN立式水壓機(jī)上擠壓。
為了使兩相合金管材獲得高的塑性指標(biāo),應(yīng)在不高于1000℃的溫度下進(jìn)行擠壓。950℃擠壓后在許多情況下都會(huì)使宏觀組織粗糙化,這是完全在α+β相區(qū)進(jìn)行變形而形成纖維狀組織的結(jié)果。
在立式擠壓機(jī)上擠壓中等直徑和較小直徑管材的工藝過程,包括穿孔和隨后擠壓這兩道工序。在采用這種方法以前,是用預(yù)先鉆孔的坯料進(jìn)行擠壓的。鉆孔直徑取決于管子的內(nèi)徑。當(dāng)鉆穿通孔時(shí),碎屑量達(dá)20%,鉆頭的消耗量也相當(dāng)高。最近幾年又進(jìn)行了一系列的工作,結(jié)果是鉆孔被穿孔取而代之。
用帶有兩個(gè)定徑帶的穿孔針實(shí)現(xiàn)穿孔擠壓的過程如圖4-26所示。這種形狀的穿孔針擠壓可獲得厚壁不均最小的管材,并且可在擠壓過程中防止金屬粘到穿孔針上。
此外,用這種穿孔針還可在無穿孔系統(tǒng)的擠壓機(jī)上進(jìn)行穿孔擠壓。穿孔針的穿孔部分由導(dǎo)向錐1(錐角約為2°)和工作錐2組成。與穿孔部分相連的為前定徑帶3,其直徑比穿孔針工作部分4的直徑大1~1.5mm.穿孔針的這種前端形狀,可以減少金屬料頭的損失。由于前定徑帶的直徑大于針體直徑,在穿孔針工作部分表面上可保留潤(rùn)滑劑,從而實(shí)現(xiàn)有效的工藝潤(rùn)滑,減少壁差率。
依靠穿孔針穿孔部分的錐度和在坯料6上鉆出的深度h1為40~70mm的定心導(dǎo)向孔,可大大減少壁差率。可保證最小壁差率的穿孔針最佳錐角α為20°~50°.
坯料定心孔的直徑取決于導(dǎo)向錐1的直徑,而導(dǎo)向錐的直徑也與管材內(nèi)徑(擠壓針直徑)有關(guān)。導(dǎo)向錐1錐底直徑d錐底與穿孔針直徑d2的關(guān)系見表4-29.
后定徑帶5的直徑比前定徑帶的直徑大0.3~0.5mm.后定徑帶的長(zhǎng)度應(yīng)能保證由這一部分作為定徑帶擠壓出的管材長(zhǎng)度(管材尾端部分)不小于穿孔針的長(zhǎng)度。第二個(gè)定徑帶的作用是為了擠壓結(jié)束后能夠很容易地取出穿孔針,即由于管材尾部的內(nèi)徑較大,當(dāng)擠壓結(jié)束時(shí),穿孔針正好處于這個(gè)部位。
擠壓前,坯料應(yīng)在高頻(2500~5000 Hz)感應(yīng)爐中加熱。擠壓不同鈦合金管材時(shí)的坯料加熱溫度和擠壓制品流出速度見表4-30.
加熱到規(guī)定溫度的時(shí)間一般為1~1.5min.用周期性對(duì)爐子通電與斷電的方法均勻坯料的加熱溫度。坯料斷面上的溫差不應(yīng)超過20~30℃.
考慮到鈦與工具材料黏著力較強(qiáng),應(yīng)采用下列成分的潤(rùn)滑劑進(jìn)行擠壓:柏油60%~70%、鉛筆石墨30%~40%.在向穿孔針表面涂抹之前,應(yīng)將潤(rùn)滑劑預(yù)熱到250~300℃,并仔細(xì)地?cái)嚢琛?/span>
管材外徑的擠壓公差為±0.5mm.允許的壁差率為管材壁厚的15%以下。
用帶有兩個(gè)定徑帶的穿孔針進(jìn)行穿孔擠壓的工藝,可提高成品率10%~15%,提高生產(chǎn)率和減少昂貴鉆頭的消耗。
