一種高強(qiáng)度鈦合金管件的加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)鈦合金管件的加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前用于制作無(wú)縫管件原料的鈦及鈦合金管材，尤其是強(qiáng)度超過(guò)SOOMPa的高強(qiáng)度鈦合金管材如TC4、TClO等合金只能先用熱擠壓法擠成大直徑厚壁的管坯，然后通過(guò)內(nèi)徑鏜孔和外徑磨削或車削等加工方式制成管材。這樣生產(chǎn)的管材成材率低且成本高，無(wú)法滿足管件市場(chǎng)的“小批量、多品種、多規(guī)格、貨期短”的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)鈦合金管件的制作工藝，該工藝采用斜軋穿孔和擴(kuò)孔技術(shù)獲得管坯，通過(guò)機(jī)加方式獲得管材，最終選用中頻感應(yīng)推制機(jī)或模具成型的方式得到高強(qiáng)鈦合金管件。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種高強(qiáng)鈦合金管件的加工工藝，包括以下步驟:
O管還制作
將經(jīng)過(guò)表面處理得到的表面呈無(wú)缺陷、無(wú)氧化皮的白亮狀態(tài)的鈦合金棒坯，裝入安裝有中頻感應(yīng)加熱爐的斜軋穿孔機(jī)軌道后，啟動(dòng)中頻感應(yīng)加熱爐使棒坯在8min?1min之內(nèi)加熱到950?1050°C，并在電爐內(nèi)保溫30min，確保棒坯溫度均勻一致，然后通過(guò)軌道進(jìn)入斜軋穿孔機(jī)，進(jìn)行管坯制作，變形量控制在50?70%，管坯壁厚和外徑之比為1-J?12，管還穿孔速度控制在600mm/min?800 mm/min,穿孔結(jié)束后宜采用快速空冷的方法降至常溫。對(duì)于大規(guī)格管坯可采用二次穿孔的方式來(lái)擴(kuò)大直徑和減少壁厚。將穿完孔的管坯裝入電爐內(nèi)加熱至850?950°C，在電爐內(nèi)保溫30min，并通過(guò)軌道送入斜軋穿孔機(jī)，進(jìn)行管坯二次穿孔，變形量控制在10?25%，管坯壁厚和外徑之比為1:10?15，管坯穿孔速度控制在400mm/min?500 mm/min,穿孔結(jié)束后宜采用快速空冷的方法降至常溫；
2)管坯擴(kuò)孔
經(jīng)斜軋穿孔制得的管坯由于規(guī)格較小，須經(jīng)過(guò)不同程度的擴(kuò)孔后可作為不同規(guī)格管件的坯料.將管坯按最終產(chǎn)品的工藝要求長(zhǎng)度下料，下料后將管坯端面機(jī)加平整后在內(nèi)表面裹上鐵皮(需完全退火)，選用石墨+ 二硫化鑰為潤(rùn)滑劑涂于管坯內(nèi)表面。將準(zhǔn)備好的管坯裝在中頻感應(yīng)推制機(jī)的芯桿上，并安裝好擴(kuò)口模具，中頻感應(yīng)加熱溫度控制在800?850°C，推制進(jìn)給速度為150mm/min?200 mm/min,擴(kuò)口后利用管坯的余溫在油壓機(jī)上整型，確保管坯成型效果后空冷至室溫并去掉內(nèi)部鐵皮；
3)管材機(jī)加工
經(jīng)斜軋穿孔和擴(kuò)孔制得的管坯經(jīng)過(guò)高溫加熱后表面有較厚的氧化層，管坯經(jīng)車床內(nèi)外表面扒皮處理后獲得表面無(wú)氧化層、無(wú)缺陷的光亮管材，即為管件的原料；
4)管件成型將表面光亮的管材根據(jù)工藝要求選用中頻感應(yīng)推制機(jī)或模具成型的方式加工成彎頭、異徑管、三通等管件，加熱溫度控制在700?800°C，成型后通過(guò)噴砂處理其內(nèi)外表面。
[0005]進(jìn)一步的，所述的管件為強(qiáng)度在900MPa以上的鈦合金管件。
[0006]進(jìn)一步的，所述的管材是通過(guò)一次或兩次斜軋穿孔和推制機(jī)擴(kuò)孔獲得的管坯，并通過(guò)機(jī)加去除內(nèi)外表面氧化皮獲得的管材。
[0007]進(jìn)一步的，所述的成品管件其顯微組織為等軸α + ，等軸α的平均晶粒度為6級(jí)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
1.本發(fā)明公開(kāi)的管坯的制作工藝，解決了難變形的高強(qiáng)度鈦合金管材制備的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度在900MPa以上的鈦合金管件的制備。對(duì)于難變形的高強(qiáng)度鈦合金材料，管坯制備選用中頻感應(yīng)加熱爐快速加熱并通過(guò)電爐均溫處理后，在斜軋穿孔機(jī)上通過(guò)一次或兩次穿孔獲得管坯；
2.本發(fā)明公開(kāi)的管材的加工工藝，管坯經(jīng)中頻感應(yīng)推制機(jī)加熱后擴(kuò)口獲得合適尺寸，通過(guò)機(jī)械加工的方式去處內(nèi)外表面的氧化皮，直至獲得所需規(guī)格的管材；
3.本發(fā)明公開(kāi)的高強(qiáng)鈦合金管件的加工工藝，其管材的制作，管件的成型、熱處理等工藝能夠?qū)崿F(xiàn)管件市場(chǎng)的“小批量、多品種、多規(guī)格、供貨期短”的特點(diǎn)，適合于工業(yè)化小批量生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0010]本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)鈦合金管件的制作工藝，該工藝采用斜軋穿孔和機(jī)械推制機(jī)結(jié)合的方法制得高強(qiáng)鈦合金管坯，通過(guò)機(jī)械加工的方法制得管件生產(chǎn)所需原料管材，解決了難變形的高強(qiáng)度鈦合金管材制備技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度在900MPa等級(jí)的高強(qiáng)鈦合金管件的生產(chǎn)技術(shù)。其管件生產(chǎn)工藝主要包括以下步驟:管坯的制作、管材內(nèi)外表面處理、管件成型、機(jī)加、表面處理等。
[0011]實(shí)施例1:無(wú)縫彎頭 90E (L) 0133 X 5mm
以強(qiáng)度在900MPa以上的鈦合金棒材為基材，進(jìn)行無(wú)縫彎頭90E(L)0133X5mm鈦合金管件的制造；棒材的尺寸為O80X800mm，棒材的拉伸性能為Rm = 965MPa，Rp0.2 =890MPa，A5 = 14% ;顯微組織為等軸α + β轉(zhuǎn)兩相組織，晶粒度為6級(jí)。
[0012]其具體的軋制步驟為:
1.1棒材的制作:將鍛造的規(guī)格i>90mmXL棒材機(jī)加至Φ80 X 800mm的光棒,棒材一端用鉆床打好中心孔，棒材表面無(wú)裂紋、起皮以及夾雜等缺陷，表面局部允許有修磨，但修磨深度不得超過(guò)棒材直徑的5%，且修磨部位和周圍要光滑過(guò)渡。
[0013]1.2管坯的制作:將Φ80Χ800πιπι鈦合金棒坯，裝入安裝有中頻感應(yīng)加熱爐的斜軋穿孔機(jī)軌道后，啟動(dòng)中頻感應(yīng)加熱爐使棒坯在8min?1min之內(nèi)加熱到950?1050°C，并在電爐內(nèi)保溫30min，確保棒坯溫度均勻一致，然后通過(guò)軌道進(jìn)入斜軋穿孔機(jī)，管還穿孔速度控制在600mm/min?800 mm/min,變形量控制在56.3%,獲得管還規(guī)格Φ80Χ10Χ3400πιπι，穿孔結(jié)束后采用快速空冷的方法降至常溫。將獲得管坯在鋸床上下料Φ80 X 1X 1100mm，并在斜軋穿孔機(jī)上進(jìn)行二次穿孔，將管坯裝入電爐內(nèi)加熱至850?950°C，在電爐內(nèi)保溫30min，并通過(guò)軌道送入斜軋穿孔機(jī)，進(jìn)行管坯二次穿孔，變形量控制在16.6%,穿孔速度控制在500mm/min?600mm/min獲得管還規(guī)格Φ 110X8X900mm,穿孔結(jié)束后經(jīng)過(guò)矯直機(jī)熱矯直后空冷的至常溫。
[0014]1.3管材制備:將管坯Φ110Χ8Χ900πιπι中斷后在車床上去除內(nèi)表面的氧化皮，獲得管材 Φ 108 X 5.5 X 420mm。
[0015]1.4無(wú)縫彎頭90E (L) 0133 X 5mm成型:將加工好的管材內(nèi)表面涂抹二硫化鑰+石墨潤(rùn)滑劑并選用0.5mm的鐵皮作為內(nèi)襯，準(zhǔn)備好后將其裝入推制機(jī)芯桿。選用中頻感應(yīng)加熱和推制機(jī)，加熱功率為30±5KW，推制進(jìn)給速度為3mm/s，彎曲半徑190mm，獲得90E (L)0133 X 5mm管件的毛坯，推制成型后在油壓機(jī)上選用相應(yīng)的模具及時(shí)熱整形，確保成型的管件形位公差符合要求。
[0016]1.5無(wú)縫彎頭90E (L) 0133X 5mm的機(jī)加及表面處理:推制成型后的鈦合金管件需通過(guò)機(jī)加后才達(dá)到要求，機(jī)加后形位公差達(dá)到如下要求:外徑D#在131.7—135.4mm,內(nèi)徑 D 內(nèi)=Φ123±1.6ι?πι，壁厚 4.38mm〈T〈5.63mm，端面平整，V 形坡口:37.5° ±2.5°，鈍邊:1.6±0.8mm。同時(shí)確保彎頭表面無(wú)氧化、起皮、裂紋、毛刺、劃傷、油污、氣孔等缺陷。
[0017]1.6無(wú)縫彎頭9OE(L)0133X5mm的檢驗(yàn):依據(jù)JB/T 4730.5-2005，彎頭內(nèi)外表面100%著色滲透檢驗(yàn)并達(dá)到I級(jí)合格，外觀質(zhì)量及形位公差達(dá)到GBT 27684-2011鈦及鈦合金無(wú)縫和焊接管件標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。
[0018]實(shí)施例2:無(wú)縫三通T⑶0168.3 X 5mm
進(jìn)行無(wú)縫三通T(S)0168.3X5mm的基材與實(shí)施例1相同，具體成型工藝的參數(shù)不同，具體成型步驟為:
2.1棒材的制作:將鍛造的規(guī)格i>90mmXL棒材機(jī)加至Φ80 X 800mm的光棒,棒材一端用鉆床打好中心孔，棒材表面無(wú)裂紋、起皮以及夾雜等缺陷，表面局部允許有修磨，但修磨深度不得超過(guò)棒材直徑的5%，且修磨部位和周圍要光滑過(guò)渡。
[0019]2.2管坯的制作:將Φ80Χ800πιπι鈦合金棒坯，裝入安裝有中頻感應(yīng)加熱爐的斜軋穿孔機(jī)軌道后，啟動(dòng)中頻感應(yīng)加熱爐使棒坯在8min?1min之內(nèi)加熱到950?1050°C，并在電爐內(nèi)保溫30min，確保棒坯溫度均勻一致，然后通過(guò)軌道進(jìn)入斜軋穿孔機(jī)，管還穿孔速度控制在600mm/min?800 mm/min,變形量控制在56.3%,獲得管還規(guī)格