鈦(合金)材塑性成形工藝

鈦（合金）材塑性成形工藝之拉伸---乘釩鈦文化陽(yáng)光之風(fēng)創(chuàng)釩鈦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)之都原創(chuàng)鄒建新范興平楊英麗教授等鈦（合金）材塑性變形加工的一般工藝流程如圖4.10.2所示，通過(guò)塑性變形可以加工出的鈦（合金）材品種有：板材、棒材、鍛件、管材、帶材、型材、箔材、絲材及各種鑄件、異型管件、粉末鈦材塑性成形方法和鋼材等一樣，也主要采用軋制、擠壓、拉伸及鍛造等四種基本方法。在這四個(gè)基本方法中，鍛造是必不可少的，鑄錠的開(kāi)坯是首先要進(jìn)行的工序，即鈦的每種塑性成形均需首先使用的方法。其余的幾種方法中，軋制用得較多，擠壓主要用作管坯及型材的制造，拉伸主要應(yīng)用在絲材的制備方面。1.拉伸原理拉伸可生產(chǎn)管材、小直徑棒材和絲材。為防止粘模，拉伸前先對(duì)坯料表面進(jìn)行涂層處理，已使鈦合金表面形成一層多孔且和基體結(jié)合緊密的薄膜，有利于拉伸時(shí)潤(rùn)滑劑的涂抹，達(dá)到降低摩擦力目的。同時(shí)，為了提高絲材質(zhì)量、降低拉伸力和延長(zhǎng)模具壽命，可采用增壓模和超聲波拉伸。拉伸是指金屬坯料在拉拔力的作用下，通過(guò)截面積逐漸減小的拉伸?？祝@得與?？壮叽纭⑿螤钕嗤闹破返慕饘偎苄猿尚畏?/p>

法。拉伸成形廣泛應(yīng)用于管、棒、型、線材生產(chǎn)。棒材和管材的拉伸過(guò)程如圖4.10.14所示。模子胚料制品(hi芯桿肋芯桿f短芯頭爵石管材模子管材模子丸模子.芯頭■■管材模子胚料制品(hi芯桿肋芯桿f短芯頭爵石管材模子管材模子丸模子.芯頭■■管材管材模子圖4.10.14棒材和管材的拉伸過(guò)程(a)棒材拉伸；(b)管材空拉；(c)固定芯頭拉伸；(d)長(zhǎng)芯桿拉伸；(e)游動(dòng)芯頭拉伸；⑴擴(kuò)徑拉伸拉伸的主要特點(diǎn)有：拉伸制品尺寸精確，表面光潔。拉伸法適于生產(chǎn)細(xì)而長(zhǎng)的制品，圓盤式拉伸機(jī)可生產(chǎn)數(shù)千米長(zhǎng)的制品。拉伸時(shí)金屬受到較大的拉力和摩擦力的作用，能量消耗較大。拉伸法使用的設(shè)備和工具簡(jiǎn)單、投資少、占地面積小、生產(chǎn)緊湊、維護(hù)方便、有利于生產(chǎn)多種規(guī)格的制品。拉伸時(shí)速度快，但道次形變量和兩次退火間的總變性量小，生產(chǎn)中需要多次拉伸和退火，尤其是生產(chǎn)鈦合金和小規(guī)格制品時(shí)，效率低、周期長(zhǎng)。2.拉伸設(shè)備目前廣泛使用的管棒材拉伸機(jī)是鏈?zhǔn)嚼鞕C(jī)。它的特點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，管棒制品皆可在同一臺(tái)設(shè)備上拉伸。根據(jù)鏈數(shù)的不同，可將鏈?zhǔn)嚼鞕C(jī)分為單鏈拉伸機(jī)和雙鏈拉伸機(jī)。最常見(jiàn)的單鏈拉伸機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4.10.15所示。圖4.10.15單鏈?zhǔn)嚼螜C(jī)1-機(jī)架；2-模架；3-從動(dòng)輪；4-主動(dòng)鏈輪；5-鏈條；6-電動(dòng)機(jī)；7-減速機(jī)；8-拉伸小車；9-鉗口；10-掛鉤；11-平衡錘；12-拉伸小車快速返回機(jī)構(gòu)；13-拔料桿拉伸工具主要包括拉伸模和拉伸芯頭，它們直接和拉伸金屬接觸并使其發(fā)生變形。拉伸工具的材質(zhì)、幾何形狀和表面狀態(tài)對(duì)拉伸制品的質(zhì)量、成品率、道次加工率、能量消耗、生產(chǎn)效率及成本都有很大的影響。因此，正確地設(shè)計(jì)、制造拉伸工具，合理地選擇拉伸工具的材料是十分重要的。根據(jù)?？卓v斷面的形狀，可將普通拉伸模分為弧線形模和錐形模，如圖4.10.16所示。弧線形模一般只用于細(xì)線材的拉伸；拉伸管、棒及粗線材時(shí)，普遍采用錐形模。圖4.10.16?？椎膸缀涡螤睿╝）弧線形模；（b）錐形模I-潤(rùn)滑錐；ii-工作錐；III-定徑帶；W-出口錐1）潤(rùn)滑錐。形狀近似錐形，長(zhǎng)度不應(yīng)小于工作錐的長(zhǎng)度，作用是便于拉伸時(shí)潤(rùn)滑劑進(jìn)入?？祝菇饘俳z獲得充分潤(rùn)滑、減小摩擦力、帶走產(chǎn)生的熱量及避免金屬絲軸線與?？纵S線不重合時(shí)劃傷金屬絲。2） 工作錐。它是拉絲模的關(guān)鍵部位，拉伸時(shí)金屬在此區(qū)發(fā)生塑性變形，使金屬絲的外形尺寸變形拉伸后的制定尺寸。它的形狀分弧線形和直線形。弧線形工作錐多用于拉伸直徑小于1.0mm的金屬絲，對(duì)大、小道次變形量皆能保持金屬絲與模壁有足夠的接觸面積，利于拉伸。而直徑較大的金屬絲拉伸，由于變形區(qū)長(zhǎng)，制作弧線形工作錐困難，多采用直線形工作錐。直線形工作錐適用于道次變形量大的拉伸。3） 定徑帶。由它決定被拉伸金屬絲的尺寸及精度，增加?？椎氖褂脡勖６◤綆估炝υ黾?。它的長(zhǎng)短選擇主要考慮模孔的壽命及拉伸阻力的大小。拉伸粗絲的模孔的定徑帶比拉伸細(xì)絲的長(zhǎng)，軟質(zhì)絲的比硬質(zhì)絲的長(zhǎng)，干法拉伸的比濕法拉伸的長(zhǎng)。4） 出口錐。它可保護(hù)定徑帶不繃裂，防止金屬離開(kāi)?？讜r(shí)被劃傷。中拉和粗拉模子出口錐呈錐形，細(xì)拉德呈凹球面形。出口錐與定徑帶的連接部分應(yīng)研磨得十分光滑，以免金屬絲通過(guò)定徑帶后由于彈性恢復(fù)或拉伸力方向不正時(shí)劃傷表面。3.拉伸工藝鈦及鈦合金線材拉伸的工藝流程如圖4.10.17所示。棒材和管材的工藝流程與線材大體上相仿，大同小異，但它們的拉伸配模需要獨(dú)立設(shè)計(jì)。筑化退A:或hi皈品杵育1WB拉理機(jī)筑化退A:或hi皈品杵育1WB拉理機(jī)應(yīng)品靈統(tǒng)成品泄火成品眠戟圖4.10.17鈦及鈦合金線材拉伸的工藝流程管材也常用軋制和擠壓制備棒坯，然后用拉伸等工藝制成鈦管。鈦合金本身的特點(diǎn)決定了冷拉拔有困難，可采用溫拉拔，如圖4.10.18所示管材拉伸，通過(guò)加熱后可以改善拉伸結(jié)果。

管材運(yùn)動(dòng)方向管材運(yùn)動(dòng)方向_—- 破加熱畀材二L T^-m-W-r-i -L'.也弋————主感應(yīng)加熱區(qū)拉仲惶補(bǔ)償加熱區(qū)圖4.10.18拉伸加熱原理示意圖總之，拉拔鈦棒材、管材及線材主要的流程為：拉伸配模f坯料準(zhǔn)備f碾頭f拉伸f熱處理f精整f成品。參