專利名稱：一種gr5鈦合金的冷拉絲方法
一種GR5鈦合金的冷拉絲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金絲的加工方法，具體涉及一種GR5鈦合金的冷拉絲方法。背景技術(shù)：
公知的，鈦分為純鈦和鈦合金，也就是添加了其它合金元素便是鈦合金，獨立的鈦元素便是純鈦“其中包含一些極微量的不可避免的雜質(zhì)”，其中根據(jù)鈦合金成分和室溫組織的不同可分為α鈦合金及近α型合金、(α+β)型合金、近β型合金以及β型合金；鈦及鈦合金絲材成品一般為硬態(tài)(Y)和退火態(tài)(M)。具有耐蝕性好，比強(qiáng)度高，無磁性，生物相容性高，對超聲波的阻抗較小，透聲系數(shù)較高，儲氫及較好的形狀記憶功能等一系列有重要使用價值的優(yōu)良特性。鑒于前述優(yōu)點，使得鈦合金絲在航空航天、石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、建筑、以及體育休閑用品等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而GR5鈦合金“GB/T3620.2”的拉拔絲是獲取高質(zhì)量鈦合金絲關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中對于GR5鈦合金采用的方法有熱拔；也就是:①在再結(jié)晶溫度以下的拉拔是冷拔；②在再結(jié)晶溫度以上的拉拔是熱拔；③在高于室溫低于再結(jié)晶溫度的拉拔是溫拔。前述熱拔工藝中獲取的鈦合金絲存在問題是:熱拉中由于對母材加熱到600C°以上，從而會使鈦合金線材料增氧、增氫、增碳，使熱拉后的線材變脆變硬，對鈦合金線材的再次加工產(chǎn)生障礙。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種GR5鈦合金的冷拉絲方法，利用本發(fā)明公開的鈦合金冷拉拔工藝后，發(fā)生了明顯的加工硬化效應(yīng)，退火處理后坯料的塑性恢復(fù)，不影響下一道次的冷拉拔加工，明顯優(yōu)于熱拉狀態(tài)。為了實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù):一種GR5鈦合金的冷拉絲方法，選擇表面優(yōu)良，化學(xué)成份穩(wěn)定，內(nèi)部無缺陷的GR5牌號的鈦合金盤圓，鈦合金盤圓表面涂層經(jīng)退火后，在550拉絲機(jī)下每次15% -20%的變形，其中線材進(jìn)入工作區(qū)時應(yīng)保證工作區(qū)時模角度為40-45度，拉制過程中鈦合金盤圓落下的金屬粉末屑要及時清除，在拉拔過程中受到模具光滑度、?？字袣埩舻慕饘俜勰┬籍a(chǎn)生的缺陷，在經(jīng)酸堿清洗后，顯現(xiàn)出表面，缺陷，再去除表面缺陷，晶粒組織通過冷拔破碎形成硬化，經(jīng)過750°C在井式爐里兩小時保溫?zé)崽幚?，得到晶粒組織化的等軸組織，經(jīng)過至少三次變形后，獲取符合要求尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品；所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，具體步驟如下:A、將退火后的鈦合金絲取出，在涂層池內(nèi)域侵泡處理1-2分鐘，在鈦合金絲材表面附著一種氧化膜涂層方可進(jìn)行拉拔；B、將經(jīng)過涂層處理過的盤園，經(jīng)1-1Omm軋尖機(jī)軋制成所需拉拔尺寸；C、將軋尖好的盤園傳入550拉絲機(jī)粉盒， 經(jīng)過拉絲模具，由牽引罐拉制，拉制速度由慢變快，速度一般30-40m ；
D、經(jīng)過多道次拉拔，材料產(chǎn)生硬化，需經(jīng)過45KW井式退火爐750°C保溫2小時熱處理，拉制成所需尺寸。所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，將GR5牌號Φ7.5mm的鈦合金線絲坯料在模具中冷拉拔至Φ5.0mm的成品絲材變形量如下“如下給出的變形量應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況而定，也就是如下每次變形量的基礎(chǔ)上誤差范圍為增加Φ0.1mm或縮小Φ0.1mm”:①Φ7.5 — Φ6.8mm ;②Φ6.8mm — Φ6.3mm ;③Φ6.3mm — 5.8mm ;④5.8mm — 5.4mm ;⑤5.4mm — 5.0mm ;按照上述五次冷拉拔獲取最終尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品；將前述獲取的鈦合金絲產(chǎn)品加工成成品后再進(jìn)行退火保溫?zé)崽幚慝@取最終產(chǎn)品。所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，GR5牌號Φ7.5mm的鈦合金線絲坯料在模具中冷拉拔前，先將GR5牌號鈦合金通過無心車床進(jìn)行扒皮，獲取光亮的、除去表面氧化皮的鈦合金絲材坯料,使用角磨機(jī)修磨,再將鈦合金絲材放入井式爐中進(jìn)行750°C保溫2小時熱處理，坯料在750°C、2h退火處理后綜合性能良好，在保證退火質(zhì)量的前提下坯料表面形成一層均勻致密的氧化膜。所述的GR5鈦合金的 冷 拉絲方法，所述涂層池內(nèi)成分為“按重量份數(shù)比”:KOH 2.5 3.5 份；Na2Si03 4.5 5.5 份；NaF3.5 4.5 份；三乙醇胺2.5 3.5份；Na2B407 0.8 1.2 份；溶劑為去離子水。所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，在對鈦合金材料拉拔前，需要通過對鈦合金冷拉加工的數(shù)值分析，確定了一定尺寸范圍內(nèi)棒線材冷拉模具的形狀參數(shù)，實際得出當(dāng)工作錐角為15 18°時，變形力處在一個較低的范圍內(nèi)，獲得的拉拔坯料表面質(zhì)量更高，連續(xù)拉拔后坯料總變形量達(dá)到60 %，從而實現(xiàn)批量生產(chǎn)要求。所采用設(shè)備如下:A、550 拉絲機(jī)；B、l-10mm 軋尖機(jī)；C、45KW井式退火爐；D、涂層池；模具采用YG6硬質(zhì)合金制作。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，通過將鈦合金冷拉拔后，強(qiáng)度上升、延伸率下降，發(fā)生了明顯的加工硬化效應(yīng)，退火處理后坯料的塑性恢復(fù)，不影響下一道次的冷拉拔加工，明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)；本發(fā)明鈦合金冷拉拔退火后晶粒組織呈等軸態(tài)，隨變形量的增大，等軸化程度升高，達(dá)到最佳組織，明顯優(yōu)于熱拉狀態(tài)；且工作效率提高400% -500%，由原先6-8m/min提高到30-40m/min,期間無加熱環(huán)節(jié)，生產(chǎn)成本大幅度降低至原有成本的30%。
具體實施方式
參考下面的實施例，可以更詳細(xì)地解釋本發(fā)明；但是應(yīng)當(dāng)指出的是本發(fā)明并不局限于下述實施例；公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進(jìn)。一種GR5鈦合金的冷拉絲方法，選擇表面優(yōu)良，化學(xué)成份穩(wěn)定，內(nèi)部無缺陷的GR5牌號的鈦合金盤圓，鈦合金盤圓表面涂層經(jīng)退火后，在550拉絲機(jī)下每次15% -20%的變形，其中線材進(jìn)入工作區(qū)時應(yīng)保證工作區(qū)時模角度為40-45度，拉制過程中鈦合金盤圓落下的金屬粉末屑要及時清除，在拉拔過程中受到模具光滑度、模孔中殘留的金屬粉末屑產(chǎn)生的缺陷，在經(jīng)酸堿清洗后，顯現(xiàn)出表面，缺陷，再去除表面缺陷，晶粒組織通過冷拔破碎形成硬化，經(jīng)過750°C在井式爐里兩小時保溫?zé)崽幚恚玫骄Я＝M織化的等軸組織，經(jīng)過至少三次變形后，獲取符合要求尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品；所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，具體步驟如下:A、將退火后的鈦合金絲取出，在涂層池內(nèi)域侵泡處理1-2分鐘，在鈦合金絲材表面附著一種氧化膜涂層方可進(jìn)行拉拔；B、將經(jīng)過涂層處理過的盤園，經(jīng)1-10mm軋尖機(jī)軋制成所需拉拔尺寸；C、將軋尖好的盤園傳入550拉絲機(jī)粉盒，經(jīng)過拉絲模具，由牽引罐拉制，拉制速度由慢變快，速度一般30-40m ；D、經(jīng)過多道次拉拔，材料產(chǎn)生硬化，需經(jīng)過45KW井式退火爐750°C保溫2小時熱處理，拉制成所需尺寸。在步驟D中，將GR5牌號Φ7.5mm的鈦合金線絲坯料在模具中冷拉拔至Φ5.0mm的成品絲材變形量如下“如下給出的變形量應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況而定，也就是如下每次變形量的基礎(chǔ)上誤差范圍為增加Φ0.1mm或縮小Φ0.1mm”:①Φ7.5 — Φ6.8mm ;②Φ6.8mm — Φ6.3mm ;③Φ6.3mm — 5.8mm ;④5.8mm — 5.4mm ;⑤5.4mm — 5.0mm ; 按照上述五次冷拉拔獲取最終尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品；將前述獲取的鈦合金絲產(chǎn)品加工成成品后再進(jìn)行退火保溫?zé)崽幚慝@取最終產(chǎn)品。其中在步驟A中，所述GR5牌號Φ7.5mm的鈦合金線絲坯料在模具中冷拉拔前，先將GR5牌號鈦合金通過無心車床進(jìn)行扒皮，獲取光亮的、除去表面氧化皮的鈦合金絲材坯料，使用角磨機(jī)修磨，再將鈦合金絲材放入井式爐中進(jìn)行750°C保溫2小時熱處理，坯料在750°C、2h退火處理后綜合性能良好，在保證退火質(zhì)量的前提下坯料表面形成一層均勻致密的氧化膜。所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，所述涂層池內(nèi)成分為“按重量份數(shù)比”:KOH 2.5 3.5 份；Na2Si03 4.5 5.5 份；
NaF3.5 4.5 份；三乙醇胺2.5 3.5份；Na2B407 0.8 1.2 份；溶劑為去離子水。所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，在對鈦合金材料拉拔前，需要通過對鈦合金冷拉加工的數(shù)值分析，確定了一定尺寸范圍內(nèi)棒線材冷拉模具的形狀參數(shù)，實際得出當(dāng)工作錐角為15 18°時，變形力處在一個較低的范圍內(nèi)，獲得的拉拔坯料表面質(zhì)量更高，連續(xù)拉拔后坯料總變形量達(dá)到60%，從而實現(xiàn)批量生產(chǎn)要求。所采用設(shè)備如下:A、550 拉絲機(jī)；B、l-10mm 軋尖機(jī)；C、45KW井式退火爐；D、涂層池；模具采用YG6硬質(zhì)合金制作。本發(fā)明對通過熱拉拔生產(chǎn)的鈦合金棒線材坯料進(jìn)行了成分檢測及組織分析，發(fā)現(xiàn)鈦合金棒線材經(jīng)熱拉拔后晶粒組織破碎且發(fā)生了不完全再結(jié)晶，晶粒比較細(xì)小呈等軸狀，組織流變方向不明顯，該組織為鈦合金的冷拉拔變形提供了有利條件。而經(jīng)熱拉拔后的鈦合金斷口呈明顯的塑性斷裂特征，隨變形程度增加，韌窩底部出現(xiàn)大量孔洞。本發(fā)明通過無心車床進(jìn)行扒皮，得到光亮的、除去表面氧化皮的鈦合金絲材坯料，用角磨機(jī)修磨，再將鈦合金絲材放入井式爐中進(jìn)行750°C保溫2小時熱處理，坯料在750°C、2h退火處理后綜合性能良好，在保證退火質(zhì)量的前提下坯料表面形成一層均勻致密的氧化膜。都為鈦合金坯料冷拉提供了有利條件，然后取出鈦合金絲，在鈦合金絲材表面附著一種涂層再行拉拔。最后對鈦合金材料拉拔前，還需要通過對鈦合金冷拉加工的數(shù)值分析，確定了一定尺寸范圍內(nèi)棒線材冷拉模具的形狀參數(shù)，實際得出當(dāng)工作錐角為15 18°時，變形力處在一個較低的范圍內(nèi)，獲得的拉拔坯料表面質(zhì)量更高，連續(xù)拉拔后坯料總變形量達(dá)到60%，從而達(dá)到批量生產(chǎn)要求。需要說明的是受到原材料鈦合金的限制以及拉拔工藝的不同，鈦合金絲的拉拔方式也是千差萬別的，本發(fā)明通過對熱拉拔生產(chǎn)的鈦合金棒線材坯料進(jìn)行了成分檢測及組織分析，發(fā)現(xiàn)鈦合金棒線材經(jīng)熱拉拔后晶粒組織破碎且發(fā)生了不完全再結(jié)晶，晶粒比較細(xì)小呈等軸狀，組織流變方向不明顯，本發(fā)明正是利用了組織為鈦合金的冷拉拔變形提供的有利條件；克服了經(jīng)熱拉拔后的鈦 合金斷口呈明顯的塑性斷裂特征，隨變形程度增加，韌窩底部出現(xiàn)大量孔洞的弊端。本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種GR5鈦合金的冷拉絲方法，其特征在于:選擇表面優(yōu)良，化學(xué)成份穩(wěn)定，內(nèi)部無缺陷的GR5牌號的鈦合金盤圓，鈦合金盤圓表面涂層經(jīng)退火后，在550拉絲機(jī)下每次15% -20%的變形，其中線材進(jìn)入工作區(qū)時應(yīng)保證工作區(qū)時模角度為40-45度，拉制過程中鈦合金盤圓落下的金屬粉末屑要及時清除，在拉拔過程中受到模具光滑度、?？字袣埩舻慕饘俜勰┬籍a(chǎn)生的缺陷，在經(jīng)酸堿清洗后，顯現(xiàn)出表面，缺陷，再去除表面缺陷，晶粒組織通過冷拔破碎形成硬化，經(jīng)過750°C在井式爐里兩小時保溫?zé)崽幚?，得到晶粒組織化的等軸組織，經(jīng)過至少三次變形后，獲取符合要求尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品； 所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，具體步驟如下: A、將退火后的鈦合金絲取出，在涂層池內(nèi)域侵泡處理1-2分鐘，在鈦合金絲材表面附著一種氧化膜涂層方可進(jìn)行拉拔； B、將經(jīng)過涂層處理過的盤園，經(jīng)1-1Omm軋尖機(jī)軋制成所需拉拔尺寸； C、將軋尖好的盤園傳入550拉絲機(jī)粉盒，經(jīng)過拉絲模具，由牽引罐拉制，拉制速度由慢變快，速度一般30-40m; D、經(jīng)過多道次拉拔，材料產(chǎn)生硬化，需經(jīng)過45KW井式退火爐750°C保溫2小時熱處理，拉制成所需尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，其特征在于:在步驟D中，將GR5牌號Φ7.5mm的鈦合金線絲還料在模具中冷拉拔至Φ5.0mm的成品絲材變形量如下“如下給出的變形量應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況而定，也就是如下每次變形量的基礎(chǔ)上誤差范圍為增加Φ0.1mm 或縮小 Φ0.1mm”:φ Φ7.5 — Φ6.8mm ; Φ6.8mm — Φ6.3mm ; Φ6.3mm — 5.8mm ;④5.8mm — 5.4mm ；⑤5.4mm — 5.0mm ； 按照上述五次冷拉拔獲取最終尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品； 將前述獲取的鈦合金絲產(chǎn)品加工成成品后再進(jìn)行退火保溫?zé)崽幚慝@取最終產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，其特征在于:GR5牌號Φ7.5mm的鈦合金線絲坯料在模具中冷拉拔前，先將GR5牌號鈦合金通過無心車床進(jìn)行扒皮，獲取光亮的、除去表面氧化皮的鈦合金絲材坯料，使用角磨機(jī)修磨，再將鈦合金絲材放入井式爐中進(jìn)行750°C保溫2小時熱處理，坯料在750°C、2h退火處理后綜合性能良好，在保證退火質(zhì)量的前提下坯料表面形成一層均勻致密的氧化膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，其特征在于:所述涂層池內(nèi)成分為“按重量份數(shù)比”: KOH 2.5 3.5 份；Na2Si03 4.5 5.5 份； NaF 3.5 4.5 份； 三乙醇胺2.5 3.5份；Na2B407 0.8 1.2 份； 溶劑為去離子水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，其特征在于:在對鈦合金材料拉拔前，需要通過對鈦合金冷拉加工的數(shù)值分析，確定了一定尺寸范圍內(nèi)棒線材冷拉模具的形狀參數(shù)，實際得出當(dāng)工作錐角為15 18°時，變形力處在一個較低的范圍內(nèi)，獲得的拉拔坯料表面質(zhì)量更高，連續(xù)拉拔后坯料總變形量達(dá)到60%，從而實現(xiàn)批量生產(chǎn)要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GR5鈦合金的冷拉絲方法，其特征在于:所采用設(shè)備如下: A、550拉絲機(jī)； BU-1Omm軋尖機(jī)； C、45KW井式退火爐； D、涂層池； 模具米用YG6硬質(zhì)合金 制作。
全文摘要
一種GR5鈦合金的冷拉絲方法，涉及一種鈦合金絲的加工方法，選擇表面優(yōu)良，化學(xué)成份穩(wěn)定，內(nèi)部無缺陷的GR5牌號的鈦合金盤圓，表面涂層經(jīng)退火后，在550拉絲機(jī)下每次15％-20％的變形，在拉拔過程中產(chǎn)生的缺陷，在經(jīng)酸堿清洗后，顯現(xiàn)出表面，缺陷，再去除表面缺陷，晶粒組織通過冷拔破碎形成硬化，經(jīng)過750℃在井式爐里兩小時保溫?zé)崽幚?，得到晶粒組織化的等軸組織，經(jīng)過至少三次變形后，獲取最終尺寸的鈦合金絲產(chǎn)品；本發(fā)明公開的鈦合金冷拉拔工藝后，發(fā)生了明顯的加工硬化效應(yīng)，退火處理后坯料的塑性恢復(fù)，不影響下一道次的冷拉拔加工，明顯優(yōu)于熱拉狀態(tài)。
文檔編號B21C1/02GK103111478SQ20131005600
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者高峰, 馮穎, 馮智 申請人:馮穎