[发明专利]一种大口径薄壁无缝钛合金筒体的制造方法

说明书

本发明公开了一种大口径薄壁无缝钛合金筒体的制造方法，该方法包括：一、采用电弧增材制造方法制备钛合金筒坯；二、钛合金筒坯去应力退火后空冷；三、对钛合金筒坯进行机加得到钛合金旋压筒坯；四、对钛合金旋压筒坯进行多道次强力热旋压；五、经热处理得到大口径薄壁无缝钛合金筒体。本发明采用电弧增材制造方法制造钛合金筒坯，有效节省了制造材料，简化制造工序，结合多道次强力热旋压，降低变形抗力，实现了难变形钛合金的变形，提高了大口径薄壁钛合金筒体的可旋性和极限变薄率，减少了工艺流程，最终得到大口径薄壁无缝钛合金筒体，解决了传统大口径薄壁无缝钛合金筒体制造的工艺复杂、效率低的缺点。

技术领域

本发明属于钛合金型材制备技术领域，具体涉及一种大口径薄壁无缝钛合金筒体的制造方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、弹性模量低、耐蚀性好等优异性能，是重要的结构材料，被广泛应用于各个领域，特别是在管路系统。但是由于钛合金无缝管筒的生产难度较大、设备复杂、周期长、成材率低、成本高，一直制约着钛合金管筒的应用，尤其对于薄壁管筒、超高强度管筒等特殊要求管材。钛合金无缝管材的制造主要通过钻孔挤压、斜轧穿孔，然后再轧制、拉拔、旋压、机加等方法。钛合金热导率低、金属流动性差、活性高易污染，变形抗力大，要求挤压机吨位大，导致钛合金挤压技术发展较慢。斜轧穿孔容易形成表面缺陷，所制造的管材表面质量难以保证，且该方法适用于中等壁厚管材成型，对于薄壁管材不适用。目前，大口径薄壁无缝钛合金筒体的制造主要采用锻棒、机加、热旋压方式制造，当其直径超过400mm还需要增加冲孔、锻成环件、轧环等工序。大口径薄壁钛合金筒体制造工艺复杂、材料利用率低、成本高昂。目前，钛合金无缝管材的研制不断向高性能化、低成本化、功能化发展，要不断探索创新钛合金管材制造方法，简化工艺，降低成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种大口径薄壁无缝钛合金筒体的制造方法。该方法采用电弧增材制造方法制造钛合金筒坯，有效节省了制造材料，简化制造工序，结合多道次强力热旋压，降低变形抗力，实现了难变形钛合金的变形，提高了大口径薄壁钛合金筒体的可旋性和极限变薄率，减少了工艺流程，最终得到大口径薄壁无缝钛合金筒体，解决了传统大口径薄壁无缝钛合金筒体制造的工艺复杂、效率低的缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大口径薄壁无缝钛合金筒体的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、增材制造：采用电弧增材制造方法，在基板上制备得到钛合金筒坯；

步骤二、退火：将步骤一中得到的钛合金筒坯连同基板进行去应力退火，然后空冷；

步骤三、机加：将步骤二中经空冷后的钛合金筒坯从基板上取下并对内外表面进行机加，并在头部加工旋压用倒角，得到钛合金旋压筒坯；

步骤四、旋压：采用旋压设备对步骤三中得到的钛合金旋压筒坯进行多道次强力热旋压，得到钛合金筒体半成品；

步骤五、后续处理：对步骤四中得到的钛合金筒体半成品进行热处理，经空冷后进行表面清洁，得到大口径薄壁无缝钛合金筒体；所述大口径薄壁钛合金筒体的长度为250mm～500mm，内径为200mm～500mm，壁厚为2mm～5mm。

本发明采用电弧增材制造方法制造钛合金筒坯，有效节省了制造材料，简化制造工序，降低了制造成本，经退火、机加后，对钛合金筒坯进行多道次强力热旋压，利用强力旋压逐点局部变形的特性，有效破碎了钛合金筒坯中粗大的电弧增材制造组织，降低变形抗力，实现了难变形钛合金的变形，同时对得到的钛合金半成品中残留的内部缺陷进行压实焊合，提高了钛合金筒坯可旋性和极限变薄率，减少了工艺流程，最终得到大口径薄壁无缝钛合金筒体，解决了传统大口径薄壁无缝钛合金筒体制造的工艺复杂、效率低的缺点。