[发明专利]一种用于制备管坯的镦挤方法

说明书

本发明公开了一种用于制备管坯的镦挤方法，包括以下步骤：（1）在凹模中开设同轴延伸的筒形中空内腔，在凹模底部的上表面开设与筒形中空内腔连通的下料孔；（2）在设定温度下，将金属铸锭放入凹模中；（3）凸模以设定压力和设定速度向下镦挤金属铸锭，对金属铸锭施加轴向镦挤力，将金属铸锭通过下料孔压入筒形中空内腔中，冷却后形成管坯；（4）取出管坯，除去位于其下端的连接端面。本发明一种用于制备管坯的镦挤方法，金属铸锭在镦挤发生塑性变形时，其织构由“滑移”向“滑移+孪生”过渡，使制得的管坯组织细小均匀，表面质量较好，尺寸精度较高；同时，该镦挤方法无需穿孔，不仅降低了耗材和成本，还节省了加工时间，提高了加工效率。

技术领域

本发明涉及一种用于制备管坯的镦挤方法。

背景技术

现有的用于钛合金管坯的制备方法，一般是通过在较大直径的柱形坯中打出轴向的通孔，并在该通孔中塞入芯轴，将两者整体通过模具挤压后，以制得较小直径的钛合金管坯的。这种制备方法具有以下缺陷：打孔对材料造成损耗，增加了制备成本和制备时间，制备效率较低；钛合金金属在卧式挤压发生塑性变形时，其织构仅仅发生“滑移”，使制得的钛合金管坯表面质量较差，尺寸精度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制备管坯的镦挤方法，金属铸锭在镦挤发生塑性变形时，其织构由“滑移”向“滑移+孪生”过渡，使制得的管坯组织细小均匀，表面质量较好，尺寸精度较高。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于制备管坯的镦挤方法，包括以下步骤：

(1)在凹模中开设同轴延伸的筒形中空内腔，在所述凹模底部的上表面开设与所述筒形中空内腔连通的下料孔；

(2)在设定温度下，将金属铸锭放入所述凹模中；

(3)凸模以设定压力和设定速度向下镦挤所述金属铸锭，对所述金属铸锭施加轴向镦挤力，将所述金属铸锭通过所述下料孔压入所述筒形中空内腔中，冷却后形成管坯；

(4)取出所述管坯，除去位于其下端的连接端面。

优选地，所述金属铸锭选用钛合金材料。

更优选地，在所述步骤(3)中，使所述凸模的压应力大于所述金属铸锭在镦挤硬化时的屈服强度，需满足下式：

σ＝P/F_min≤[σ] (a)；

其中：σ为所述凸模的压应力(MPa)；P为所述凸模的纵向总压力(N)；F_min为所述凸模的最小横截面面积(mm²)；[σ]为所述凸模选用材料的许用压应力(MPa)。

更优选地，在所述步骤(3)中，使所述凸模的临界压应力大于所述金属铸锭在镦挤硬化时的屈服极限，需满足下式：

其中：σ_c为临界压应力(MPa)；E为所述凸模选用材料的弹性模量(GPa)；d为所述凸模的最小直径(mm)；L为所述凸模的长度(mm)。

更优选地，所述凸模选用钨钢材料。

更优选地，在步骤(2)中，温度小于等于300℃，使所述金属铸锭呈软化状态。

优选地，在步骤(4)中，拆除所述凹模的环形上端部和圆盘形下端部，将所述管坯从所述筒形中空内腔中向下顶出。

优选地，在步骤(3)中，使所述凸模的最大外径等于所述凹模的内径。

优选地，在步骤(1)中，在所述凹模底部开设分别与所述筒形中空内腔和所述下料孔连通的柱形中空内腔。