前蘇聯的鈦合金管材包括12種合金的2000多個工業品種規格。根據現行技術條件,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。熱軋管材一般是在二輥或三輥穿孔軋機上軋制生產。
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,或者對不同直徑的軋棒進行機械加工,或者對坯料進行擠壓穿孔,均可獲得空心管坯。研究表明,當孔徑大于130mm時,最好用盲孔模對坯料進行穿孔,保留25~30mm的堵頭。過薄的堵頭會使作用在擠壓針上的力急劇增加。當對直徑大于130mm的環形件直通穿孔時,可形成一種料頭,其長度為穿孔直徑的1.2~1.3倍。這會顯著增加金屬消耗,并使工藝過程變得不經濟。
擠壓管材用穿孔坯料或軋棒,應車去表面缺陷和吸氣層。直徑為80mm以上的管材一般在30~50MN的臥式水壓機上擠壓,而直徑較小的管材則在16Mn臥式水壓機或6MN立式水壓機上擠壓。
為了使兩相合金管材獲得高的塑性指標,應在不高于1000℃的溫度下進行擠壓。950℃擠壓后在許多情況下都會使宏觀組織粗糙化,這是完全在α+β相區進行變形而形成纖維狀組織的結果。
在立式擠壓機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,是用預先鉆孔的坯料進行擠壓的。鉆孔直徑取決于管子的內徑。當鉆穿通孔時,碎屑量達20%,鉆頭的消耗量也相當高。最近幾年又進行了一系列的工作,結果是鉆孔被穿孔取而代之。
用帶有兩個定徑帶的穿孔針實現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的擠壓機上進行穿孔擠壓。穿孔針的穿孔部分由導向錐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滑劑,從而實現有效的工藝潤滑,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的定心導向孔,可大大減少壁差率?？杀ＷC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向錐1的直徑,而導向錐的直徑也與管材內徑(擠壓針直徑)有關。導向錐1錐底直徑d錐底與穿孔針直徑d2的關系見表4-29.
后定徑帶5的直徑比前定徑帶的直徑大0.3~0.5mm.后定徑帶的長度應能保證由這一部分作為定徑帶擠壓出的管材長度(管材尾端部分)不小于穿孔針的長度。第二個定徑帶的作用是為了擠壓結束后能夠很容易地取出穿孔針,即由于管材尾部的內徑較大,當擠壓結束時,穿孔針正好處于這個部位。
擠壓前,坯料應在高頻(2500~5000 Hz)感應爐中加熱。擠壓不同鈦合金管材時的坯料加熱溫度和擠壓制品流出速度見表4-30.
加熱到規定溫度的時間一般為1~1.5min.用周期性對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超過20~30℃.
考慮到鈦與工具材料黏著力較強,應采用下列成分的潤滑劑進行擠壓:柏油60%~70%、鉛筆石墨30%~40%.在向穿孔針表面涂抹之前,應將潤滑劑預熱到250~300℃,并仔細地攪拌。
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。
用帶有兩個定徑帶的穿孔針進行穿孔擠壓的工藝,可提高成品率10%~15%,提高生產率和減少昂貴鉆頭的消耗。
