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中扬金属介绍钛合金棒丝材的生产工艺

发布时间:2020-11-13 11:26:05 浏览次数 :

钛合金棒钛合金丝材有很巨大的市场潜力,因此,开发钛合金棒钛合金丝材生产有很好的发展前景。在日本,钛加工材的生产特点是采用钢铁加工设备进行,根据钛材固有的特性,在设备、工艺上不断改进,以提高生产率,加工钛材的尺寸精度及表面质量,满足不同用途的使用要求。钛合金棒钛合金丝材的生产方法归纳起来有:拉拔、旋锻、轧制。采用旋锻和拉拔工艺时要经过多次的工艺转换和多次的中间热处理,生产效率很低,能耗大;采用轧制工艺,在日本钛合金棒钛合金丝材的轧制也是采用钢铁轧制的设备曰。与其他的钛加工材一样,钛合金棒钛合金丝材热轧时要防止滑动接触,以免热粘引起的表面伤,要设定最优化孔型及道次加工程序,要保证钛合金在适宜的温度下轧制,防止温度下降。

在选择具体的工艺设备时应考虑到下列因素:钛合金具有特殊的综合物理性能,其棒线材生产具有小批量多品种的特点,不适宜采用钢铁及常用有色金属棒线材的大规模连轧工艺,用普通两辊轧机生产的产品存在折叠与表面划痕等质量问题, 要生产Ti-6Al一4V合金丝及TiNi形状记忆合金丝就更加困难了。

钛合金棒

钛的性质和普通钢不同,因此,在钛合金棒、钛合金丝材轧制时,必须考虑以下几点:

①由于钛的热传导率小,加热时间要长;

②为了防止氧化和吸氢,加热时间又要求尽可能短;

③塑性变形能差,加工温度范围窄;

④热变形抗力大,加工时要求的负载大。

目前可同时生产棒线材的连续高速轧机具有以下特点:

①从粗轧到精轧是全连续的无扭绞轧制方式,产品表面缺陷少,质量好;

②由于精轧机是高速组合配置,被加工的材料温度下降小,生产效率高;

③轧制后的冷却过程可根据需要采用风冷、自然放冷、罩式缓冷、罐式徐冷等容易采取的方式。

以往,钛合金棒钛合金丝材的轧制设备有并列式和越野式。钛线材的轧制设备主要用了3辊、四辊定径轧机等,多辊定径轧机,由于宽度小,加工均匀,轧制中尺寸变化对成品变动没有大的影响,特别适合热加工性能差的钛合金等轧制。

与普通钢相比,钛的热变形性能差,因此,在轧制过程中,加热温度的控制以及防止轧制温度过程中材料温度的下降是极其重要的。加热炉的形式可分为推进式炉,步进床式炉,步进梁式炉3种。最近,由于轧制坯料的大型化,大多采用步进梁式炉。这种加热炉可通过坯料间隔的调整、时间的控制来设定温度,操作灵活,可四面加热,在短时间内加热即可均匀,且可降低燃耗。

TC4钛合金棒

棒线材的道次安排,可依据各厂自己的经验,再进一步完善。大致分为粗扎、中轧和精轧3步,粗轧的作用是使再加热的坯料初步得到锻造,并是坯料形状得以矫正。粗轧的孔型一般有菱形一方形或者箱形。菱形一方形的孔型由于角部冷却快,孔型左右有拉应力,所以在轧制时,要把孔型顶、底的R角放大些,或在孔型导板上设置分水装置。中轧和精轧的孔型采用椭圆一圆孔法和椭圆一方孔法,后者和前者相比具有大的面缩率,效率高,但是容易产生皱纹和折迭等缺陷。目前一般采用椭圆一圆孔法。

轧制工艺完成后,钛合金棒钛合金丝材要根据不同的材质和所要求的性能进行热处理。钛合金退火处理是为了稳定组织和产品的尺寸,提高其力学性能及机械性能。a合金的退火是在α相区加热,达到充分平衡使a相恢复、再结晶冷却到常温的处理。这时,冷却速度引起的组织变化小,所以极冷和徐冷都可以。a+β合金的固溶处理是在β相变点以下,即在两相区加热。B合金的固溶处理是在与退火处理一样的温度域加热进行,这时,在相变点以上加热,要注意防止晶粒粗化。

实效处理是α+β合金和β合金在固溶处理后从非平衡β相析出细微α相的一种强化处理。线材的热处理设备用于固溶处理的有多条连续方式和捆卷方式2种。多条连续方式是线材以直线形式进行热处理,质量好,但自动化较难,生产效率低。捆卷方式可自动化,生产效率高,但存在捆卷内部相对于外部加热和冷却慢的问题。

钛丝材的退火设备有批式炉, STC(短时间循环) 炉以及连续炉。多品种小批量处理时用批式炉, 但目前使用STC炉正在增多。

棒材的热处理设备采用连续炉。斜辊式连续炉是一种圆棒专用炉,斜辊和喷水冷却的组合方式可进行弯曲小、品质均匀的热处理。

为了完全去除钛合金棒、钛合金线材的表面缺陷,要进行扒皮。扒皮方法有:用刀具对线材进行全周螺旋切削和用超硬削刀对线材表面进行全周的拉削。目前一般采用表面粗糙度低、效率高的拉削法。拉削一般减径0.2mm~0.4mm。

钛合金丝

总之,钛合金棒、钛合金丝材生产主要采用轧制的工艺方法,而采用连续式高速轧机更是有利于生产率的提高,提高了钛合金棒钛合金丝材表面质量。

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