[发明专利]一种等离子弧/电弧增材制造用钛合金丝材加工方法

说明书

本发明是一种等离子弧/电弧增材制造用钛合金丝材加工方法，该工艺的步骤如下：步骤一：将钛合金坯料加热，进行热轧；步骤二：进行眼膜热拉拔；步骤三：进行中间再结晶退火；步骤四：进行辊模冷拉拔，步骤五：充氩在线连续退火。本发明操作简单，工艺稳定可控，采用本发明加工的丝材，直径公差控制在±0.02mm，椭圆度≤0.02mm，满足了等离子弧/电弧增材制造用高品质丝材的工艺和技术要求，应用前景广阔。

技术领域

本发明是一种等离子弧/电弧增材制造用钛合金丝材加工方法，属于钛合金材料加工技术领域。

背景技术

钛合金因具有高比强度、高抗冲击性能、优异的耐腐蚀性能、高韧性和可焊接等诸多优点，广泛应用于航空航天、舰船等重要的工业领域，特别是新一代航空航天飞行器开始大量采用钛合金来实现其高减重、长寿命和低成本的设计与应用需求。随着钛合金在航空航天领域用量的不断提升，加工和使用成本已经成为制约其扩大应用的主要障碍。

受到钛合金本性的影响，采用“锻造+机械加工”等传统技术制造这些大型复杂钛合金关键结构件，不仅需要大型钛合金铸锭熔铸与制坯、万吨级以上重型液压锻造工业设备，而且锻造工序繁多、工艺复杂，且零件机械加工余量很大、材料利用率低(一般小于5～10％)、数控加工时间长、制造成本高、生产周期长，严重制约了大型钛合金结构件在先进工业及国防装备中的广泛应用。

高性能金属结构件激光熔化沉积“近净成形”制造技术，利用快速原型制造的基本原理，以金属粉末(或丝材)为原材料，通过高能激光束对金属原材料的逐层熔化堆积，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型复杂金属零件的“近终成形”制造，是一种具有“变革性”意义的数字化、短周期、低成本、先进“近净成形”制造新技术，在航空、航天等国防装备研制与生产中具有广阔的应用前景。

而在高效等离子弧/电弧熔丝增材成形过程中，通过对刚凝微区同步施加连续小压力锻造，对刀具可达性差、干涉严重的表面和存在冶金缺陷的区域开展机械铣削加工，解决了宏微观组织细化、力学性能均匀一致、冶金缺陷受控、变形与残余应力减小、尺寸精度及表面质量改善等关键技术问题，实现了高性能大型金属构件在同一平台、同一工位上的增-等-减材高效高精度超短流程复合制造。

目前，国内现有钛合金丝材主要应用于焊丝和紧固件领域，采用现有设备制备的钛合金丝材存在着尺寸控制精度不高(直径允许偏差0～-0.08mm)，形态控制不均匀(不圆度≤0.08mm)、生产效率低以及表面质量控制不严格等诸多问题，严重影响了等离子弧/电弧增材制造的生产效率，导致制备的制件尺寸精度不够、内部产生缺陷等质量问题，在实际使用过程中，同时存在夹丝、断丝、丝材扭滚、送丝不畅等诸多问题，无法实现等离子弧/电弧熔锻铣复合增材制造用丝材的使用要求。因此，迫切需要发展能够满足等离子弧/电弧增材制造用丝材的加工方法，解决了常规增材制造因缺失锻造，导致组织不均匀、性能各向异性、力学性能难及锻件水平等诸多问题，满足日益增长的等离子弧/电弧增材制造用高品质钛合金丝材的迫切需求。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术的不足而设计提供了一种等离子弧/电弧增材制造用钛合金丝材加工方法，其目的是通过热轧、热拉拔、再结晶退火、眼膜冷拉拔、在线退火、辊模冷拉拔以及真空退火处理的组合，实现了高品质等离子弧/电弧增材制造丝材的加工，操作简单，工艺稳定可控。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种等离子弧/电弧增材制造用钛合金丝材加工方法的步骤如下：

步骤一：将成分检验合格的钛合金坯料放入电阻炉中，加热至β相变点以下20℃～60℃并保温60min～120min，再进行多道次热轧，空冷后进行表面修磨处理，得到直径为Ф9.0mm～Ф10.0mm的与拉拔口径相应的盘条丝材；

步骤二：将步骤一得到的盘条丝材表面涂覆润滑剂后放入电阻炉中，加热至β相变点以下100℃～200℃，进行多道次热拉拔，空冷后进行表面修磨处理，得到直径为Ф4.0mm～Ф5.0mm的钛合金丝材；