在鈦材的塑性加工中，為發揮拉拔的優點，即拉拔出的產品質量好，并能加工薄壁管和很細的線材，常用拉拔加工鈦管棒線材。為了避開拉拔的缺點，即加工率低，直接使用其他工藝加工好的坯料，可以減少拉拔的工作量，提高鈦材塑性加工效率。
盡管制備這些鈦坯料的方法各異，但從鈦坯料開始進行的拉拔的基本工藝過程大致是相同的，或者大同小異。本章將制取鈦管棒線材的拉拔工藝綜合在一起加以闡述。
棒材和線材間無明確界限。只能粗略地區分。常將直徑粗而長度不太長的稱為棒材；直徑細而長度長，成卷的稱為線材。以鈦管為例，它的加工工藝路線甚多。圖1-2為加工鈦管可能的工藝路線圖。由圖可見，不同的管材生產方法是不同的管坯制備方法和不同的成品管生產方法的組合。但是，鈦成品管的制備方法中，拉拔工藝占據重要的地位。
管坯的制備方法有擠壓、斜軋穿孔、粉末冶金、板片旋壓和板（帶）材焊接。這幾種方法的優缺點見表1-7.常用的工藝為擠壓、軋制和帶材焊接。
同理，鈦棒也常用軋制和擠壓制備棒坯，然后用拉拔等工藝制取成品鈦棒。鈦絲只能用軋制制取的鈦棒再軋制加工成鈦盤條，將它用作坯料再通過拉拔工藝拉拔獲得細鈦絲，即鈦線材。鈦及鈦合金線材拉伸的工藝流程如圖5-21所示。管材和棒材的工藝流程與線材大體上相仿，大同小異，但它們的拉伸配模需要獨立設計。
對于鈦合金拉拔，如冷拉拔有困難，也可采用溫拉拔。
總之，拉拔鈦管棒線材簡明的原則流程為：拉拔配?！髁蠝蕚洹腩^→拉拔→熱處理→精整→成品。
拉拔配模金屬材料拉拔時，根據坯料尺寸及成品材料尺寸確定拉拔道次、拉拔?？壮叽缂靶螤畹墓ぷ?，也叫做拉拔程序或拉拔路線的制定。它分為單道次拉拔配模和多道次拉拔配模。
單道次拉拔配模指在一臺拉拔設備上，每次拉拔時金屬材料只通過一個模子的拉拔配模。多道次拉拔配模主要是拉線配模，指在一臺拉拔機上金屬線同時連續通過幾個或十幾個模子的拉拔配模。
A 配模的要求和步驟
配模的要求包括以下3點：
（1)在保證拉拔過程穩定的條件下，充分利用金屬的塑性和最少的拉拔道次，達到提高拉拔生產率的目的；
（2)合理分配道次延伸系數，以獲得精確的尺寸、正確的斷面形狀及良好的表面質量；
（3)配模參數與拉拔機的主要參數相適應。
拉拔配模的步驟主要包括以下4點：
（1)選擇坯料；
（2)確定中間退火次數；
（3)確定拉拔道次和分配道次延伸系數；
（4)配模校核。
B 道次數的確定
可根據總延伸系數λ∑和道次平均延伸系數入確定拉拔次數n,即有：
也可以按道次最大延伸系數計算拉拔次數n',即有：
鈦材，特別是鈦合金材，屬于塑性加工困難的材料。圖5-22所示為工業純鈦的加工率對抗拉性能及硬度的影響。道次加工率主要取決于何種鈦合金或純鈦，也取決于材質表面的氧化層或涂層質量和潤滑劑的好壞。
對道次延伸系數的分配時，考慮因素除上述情況外，還應考慮坯料表面狀態和對拉拔制品的尺寸公差和精度。因此，對于鈦及鈦合金材，應在退火后第一道次盡可能采用較大的延伸系數，隨后延伸系數逐漸縮小。如鈦絲道次加工率的分配規范見表5-8.并且退火后第一道次ε值應取下限或接近下限。
鈦絲在拉拔成細絲時應留酸洗余量0.1mm左右。
C 中間退火次數的確定
在拉拔過程中，鈦及鈦合金會產生加工硬化，因而塑性會降低，會出現斷頭及拉斷現象。此時，需要中間退火以使材料的塑性得以恢復，中間退火次數N為：
式中 λ'-兩次退火間的平均延伸系數。
N-的合理選取取決于入＇的選取。入＇值過小，未能充分利用金屬的塑性，需增加中間退火次數；入＇值過大，雖然中間退火次數減少了，但可能造成拉斷或產品出現裂紋。這兩種情況都不可取。拉伸后制品的抗拉強度σb與拉伸應力σc的比值稱為安全系數，其值應大于1,即K.=σb/σ.>1.生產中所采用的安全系數如下：
TA1、TA2、TA3的棒線材，Kc為1.3~2.0;
空拉TA1、TA2、TA3管材，Kc為1.5~2.0.
常采用的道次延伸系數和兩次退火間總延伸系數見表5-9,俄羅斯的幾種鈦合金管拉拔的變形率見表5-10.
D 拉拔配模的設計
a 圓棒拉拔配模
圓棒拉拔配?？赡苡袃煞N情況：
一種是給定坯料和制品的尺寸，要求確定道次數和計算各道次的?？壮叽?。此時可按上述已給出的計算式，按理論簡單地計算出n值和N值，并按此確定各道次的?？壮叽?。另一種情況是給定制品尺寸。此時，可選購接近制品尺寸的坯料，以便減少拉拔道次。當有確定的坯料尺寸后，便和前面的情況做相同的處置。
b 空拉圓管配模
對于直徑小于6~10mm的管子，由于放芯頭較困難，為了操作方便，提高生產率，常采用空拉方式拉拔。如果內表面質量要求高毛細管，也可采用襯拉。
在空拉管材時，由于管子在變形過程中沒有芯頭支撐，因而可能失去縱向穩定性，出現塌陷折疊現象。管材空拉時，不引起塌陷的最大加工率（％）Εn為2.8x104（δ0/d0）2.一般來說，模角為°范圍內時，減徑值不超過壁厚的6倍時是穩定的，即D0-D<6δ.研究表明，最大道次變形量還和模角及管坯的δ/D0值有關。當δ/D0值一定時，模角α=12°時最有利，此時可選用較大的道次變形量。
c 長芯桿圓管配模
管坯的內孔應滿足：
do-d≥nΔn （5-35)
式中
d0一管坯內孔直徑；d-成品管內孔直徑；n-拉拔道次；?n－每道次拉拔前管材內孔直徑與長芯桿直徑的差值一般Δn為0.5~1.0mm.
配模時要按下列關系進行：
式中
入一一道次平均延伸系數；
d 固定芯頭拉管配模
固定芯頭拉拔管時，由于金屬和芯頭接觸摩擦面積比空拉時大，因此，應選取較小的延伸系數。對于鈦管，在拉拔幾道次后即需中間退火。
e 游動芯頭拉拔管配模
游動芯頭拉拔管配模除了滿足普通原則外，還應注意減壁量必須與減徑量相匹配，否則將導致管內壁在拉拔時與芯頭大圓柱段接觸，破壞力的平衡，使拉拔過程不能正常進行。當模角α=12°，芯頭錐角α1=9°時，減徑量和減壁量應滿足下列關系：D1-d≥6Δδ （5-37)
式中
D1－芯頭大圓柱直徑；d-芯頭小圓柱直徑；Δδ-減壁量。但有時，當潤滑條件較好時，也可?。篋1-d≥(3~4)Δδ （5-38)
f 異形管材拉拔
鈦的異形管品種不多，有正方形、正六邊形和矩形等。拉拔這些管材時，一般用圓管作坯料，當管材拉拔到一定程度后，進行1～2道次過渡拉拔，使形狀逐漸向成品形狀過渡，最后進行1道次成形拉拔，獲得成品。過渡拉拔一般采用空拉，成形拉拔可用空拉也可用襯拉。襯拉時多用固定短芯頭拉拔。它拉拔的主要目的是成形，所以一般加工率都很小，主要考慮的是成形正確與否。
在確定異形管坯尺寸時，為了使其在模內能充滿，應使管坯的外形尺寸等于或稍大于異形管材的外形尺寸。
在拉拔異形管時，拉拔?？谛螤顟ＷC管坯由圓形到異形是逐漸過渡的。圓管坯進入異形?？跁r，圓周上各點并非同時與模壁接觸，圖5-23所示為方管的變形過程。圓管坯外部輪廓的a、b、c、d四點首先與?？诒诮佑|。當管坯逐漸進入變形區時，圓管經過以下的變形階段過渡到方管。
壓扁階段。圓管在模壁壓力作用下首先失穩，管壁產生塑性彎曲變形，圓管被壓扁。此階段的變形特點是管坯僅改變斷面形狀，而無周邊壓縮變形和軸向延伸，壁厚基本不變。
（2)延伸階段。隨著管坯壓扁變形增加，管壁與模壁的接觸面積增大，模壁對管壁的支撐作用增加，壓扁變形隨之變得困難，切向壓縮應力相應增加。伴隨著壓扁變形，管坯周邊出現壓縮變形，產生軸向延伸。
（3)定形階段。此階段的主要作用是穩定異形斷面，即圖5-23中的II-II斷面至出口部分，相當于圓管拉拔時的定徑帶。
在異形管拉拔配模時應注意以下幾點：
（1)防止在過渡拉拔時出現管壁內凹。因為過渡拉拔一般為空拉，周向壓應力較大時易使管壁出現內凹，在異形管的長邊，這個問題尤為突出。在生產矩形波導管時，過渡拉拔時的形狀不應設計成規整的矩形，而應設計成帶凸度的近似矩形，如圖5-24所示。此時長邊所受的周向應力σ.可分解成水平分力與垂直分力，垂直分力可抵消一部分徑向應力σ,的作用，同時使水平分力比不帶凸度的小，所以可減輕管壁的失穩現象，從而防止管壁向內凹陷。
保證成形拉拔時的良好成形。異形管有時形狀帶有尖角，要保證在尖角處能很好地充滿，需使這些地方有足夠大的延伸系數。一般對帶有銳角的異形管材，所選用的過渡圓周長應比成品的管周長增加3%~12%,必要時可增加15%.
（3)對于內表面粗糙度及內部尺寸精度要求很高的異形管材，如矩形波導管，過渡圓管坯的外圓周長及壁厚必須大于成品的外周長及壁厚，以便在成形拉拔時使金屬獲得足夠量的變形。同時，最后一道次拉拔時一定要采用芯頭，以保證內表面的質量。
（4)要保證成形拉拔能順利將芯頭放入管內，并應留適當的間隙。
（5)為了獲得精確的成品，拉拔異形管時加工率不宜過大，般為15%~20%.
異形斷面金屬坯料的選擇應遵守下列原則：
（1)拉拔的成品型絲的外形必須包括在坯料外形中，因為拉拔變形是斷面縮小的變形；
（2)要求坯料的各部分盡可能受到相等的延伸變形；
要求坯料與?？赘鞑糠滞瑫r接觸，使坯料的各部分金屬均得到盡可能均勻的壓縮，避免有未接觸部分金屬產生強迫變形，影響拉拔制品形狀的精確性；
（4)坯料的尺寸應保證成品的力學性能和表面質量的要求。
g 多模連續拉拔鈦線配模
與一般單模拉拔配模不同，多模連續拉拔配模時延伸系數與拉拔機原始設計的絞盤速度比有關。對于滑動式拉拔機，應據xn>yn的條件，按一定的滑動系數確定各拉模的?？椎某叽?。加工鈦材的延伸系數常采用遞減的方式分配，具體的配模步驟為：
（1)按拉拔的線材和線坯選擇拉拔機。
（2)計算由線坯制成品的總的延伸系數，計算拉拔道次及延伸系數的分配。
（3)按拉拔機說明書上各道次的絞盤速度比，計算出總速度比
γΣ=Vk/V1=γ2γ3γ4.....γk
根據λΣ和YΣ值，計算出總的相對滑動系數TΣ.
（5)確定平均相對滑動系數T.
（6)根據t值，按各道次延伸系數分配原則分配T1、T2、T3、....Tk,并計算λ1、λ2、λ3、···、λk.
E 校核
拉拔配模確定后應進行校核。對單道次拉拔配模，只需要校核道次安全系數是否合理及拉拔功率是否符合拉拔機的能力。對多道次拉拔配模，除校核道次安全系數外，需要校核道次延伸系數入n大于該道次相鄰兩卷筒的速比yn.對滑動式連續多道次拉拔，入n>yn是金屬線與卷筒間產生滑動、保證一定滑動率的必要條件。
2 坯料的準備
坯料的尺寸和斷面形狀應按拉拔配模設計確定，它是根據成品的要求選擇的。圓斷面成品選用圓形坯料。對于異形件，必須考慮斷面形狀的相似性，以利于由坯料的斷面形狀逐步過渡到成品型材斷面形狀的要求。
為了保證產品的質量，拉拔坯料不僅要求表面光潔，而且需要保證一定的尺寸公差和長度要求，具體見表5-11.
3 碾頭
為了實現線材的拉伸變形，需將線毛料的一端制成小于?？字睆降膴A頭，以便順利穿模，進行拉伸。通常，ф25mm以上的管材、φ20mm以上的棒材一般在熱狀態下制作夾頭，加熱溫度為500~600℃.
制作夾頭的方法有壓力加工法，如碾壓；有機械加工法，如車削、銑制；還有化學腐蝕法等。旋鍛機碾頭適用于小直徑的管棒材；碾頭機碾頭一般適用于棒材和粗絲；空氣錘碾頭適用于較大直徑的管棒材；化學腐蝕法碾頭適用于毛細管及細絲。
碾頭時，按照碾頭機軋槽大小逐漸碾壓。每碾一次，線坯要旋轉60°~90°.制成的夾頭為圓滑的錐形，不應有飛邊、折疊、壓扁等缺陷。碾頭長度為100~150mm,當直徑較大時，適當加長到200mm.夾頭部分與本體部分要圓滑過渡。
4 拉拔潤滑
A 潤滑的目的
潤滑的目的為：
（1)減少制品與模具之間的摩擦力；
（2)降低拉伸力和能量消耗；
帶走金屬變形熱和模具摩擦產生的熱量，改善制品表面質量，提高模子的使用壽命。
B 對潤滑劑的要求
對潤滑劑的要求為：
（1)潤滑劑在拉拔過程中，應迅速而全面地形成牢固的薄膜，并能承受很高的壓力而不被破壞；
（2)能防止金屬屑黏附在?？谆蛐绢^表面及制品表面；
（3)性能穩定，與鈦合金不發生化學反應，無腐蝕作用，本身不分解，不含有毒、有害物質；
（4)退火時易于揮發，不在制品內外表面留下殘跡；
（5)來源充裕，價格便宜。
C 鈦及鈦合金常用的潤滑劑
鈦及鈦合金不容易附著普通的潤滑劑，在施用普通潤滑劑之前，要進行表面處理，使金屬表面覆蓋一層特殊的物質。覆蓋層、潤滑劑及施用方法見表5-12,涂層工藝制度見表5-13.
5 熱處理
管棒線材熱處理包括消除應力退火、再結晶退火（完全退火）、淬火和時效。按退火在工序中的作用分為坯料退火、中間退火和成品退火。
鈦管棒線材的各種熱處理原理及詳細的熱處理工藝制度參見《鈦的金屬學和熱處理》一書。
6 精整
精整包括鈦材拉拔過程中后處理各種工藝。
精整包括熱處理、矯直、鈦材表面凈化處理及鈦絲復繞等。其中，唯有鈦絲復繞是個特例，它僅是鈦絲才有的工序。它需要用復繞機來操作完成。復繞機型號及主要性能參見表5-4,絲材復繞后不允許擰成“α”字形，表面應清潔、光亮。
