[发明专利]大口径钛合金管的挤压方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种大口径钛合金管的挤压方法。

背景技术

钛合金是一种新型的结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小、比强度和断裂韧性高、疲劳强度和抗裂纹扩展能力好、低温韧性良好、抗蚀性能优异。因此他在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用。现有钛合金无缝管多采用穿孔+轧制或挤压+轧制方式生产，因受到加热工艺及装备的限制，大口径（150＜D≤610mm）钛管生产工艺发展较为缓慢，不具备工业化生产的条件。

发明内容

为了克服现有大口径钛合金管生产方法的上述不足，本发明提供一种能够工业化生产的大口径钛合金管挤压方法。

本大口径钛合金管的挤压方法包括下述依次的步骤：

Ⅰ包裹铜套

在坯料内外表面包裹2~3mm厚的铜套，坯料的外直径是大口径钛合金管的外直径的1.35~1.85倍；坯料的内直径比大口径钛合金管的内直径大5~12mm；在坯料内外表面包裹的铜套将在热挤压过程中起到润滑作用。

Ⅱ加热    

将坯料放入感应炉，以5～10mm/min的加热速度将坯料由室温加热到目标温度910～930℃，保温时间 20～25min；在加热阶段，需采取低功率加热，加热功率 80～100KW。

Ⅲ挤压

利用卧式挤压机将加热好的坯料挤压到要求尺寸；挤压模具尺寸如下： 

挤压模工作带的直径是大口径钛合金管的外直径的1.012倍；（因冷却后钛合金管的外直径要缩小）

挤压模入口圆弧的半径是15±0.1mm； 

挤压模出口锥角是5±0.1°；

挤压针工作带的直径是大口径钛合金管的内直径的1.007倍；（因冷却后钛合金管的内直径要缩小）

挤压针内孔的直径是35±0.1 mm； 

热挤压成钛合金管。

本发明通过铜套润滑、感应炉加热、卧式挤压的方式实现大口径钛合金管的工业化生产。

附图说明

图1是本发明的挤压模具的轴向剖视图。

图2 是本发明的挤压针的轴向剖视图。

图3是图2中右端的局部放大图。

上述图1中：

1—挤压模外侧面   2—挤压模入口圆弧     3—挤压模工作带     

4—进料侧端面     5—挤压模出口锥角     6—出料侧端面     

上述图2中：

7—挤压针工作带，决定挤压管内孔尺寸

8—挤压针导向部分 ，与挤压垫形成封闭端面，防止金属倒流

9—挤压针内孔，用于挤压针内冷水循环

10—挤压针连接螺纹。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

   实施例

本实施例挤压的钛合金管的外径为Φ172mm内径为Φ134mm，长4000 mm。所用的材料是钛合金TC4，其化学成分的质量百分比为：

Fe   0.2；  C  0.08；  N  0.04；  H   0.010；  O  0.1； 

Al   6.2；  V  4.5；   其余为Ti与不可避免的杂质。

本实施例用320系列挤压筒。（是本行业的标准）

坯料外径   Φ306mm；       坯料内径   Φ140mm；

挤压规格   Φ172×19 mm ；

本实施例所用的挤压模具与挤压针见图1与图2，挤压模工作带3的直径Φ174mm；挤压针工作带7的直径Φ135mm；挤压模入口圆弧半径2是15mm， 挤压模出口锥角5是5°；挤压针导向部分8的直径140mm；挤压针内孔9的直径是35 mm。

本大口径钛合金管的挤压方法的实施例包括下述依次的步骤：

Ⅰ包裹铜套

在坯料内外表面包裹铜套。

不锈钢热挤压一般用玻璃粉润滑，而对于钛合金热挤压来说，受到加热温度低的限制，用玻璃粉润滑会因摩擦力大而导致闷车、断针等现象，而采用包裹铜套的润滑方式则能起到良好的润滑效果。

Ⅱ加热

将坯料放入感应炉，利用感应炉，将坯料由室温加热到目标温度。由于感应加热的趋肤效应，极易使坯料表面的铜套因升温过快而破裂，故在加热阶段，需采取低功率加热，保证铜套在加热过程中的完整性。