鈦(合金)材塑性成形工藝

鈦（合金）材塑性成形工藝之拉伸---乘釩鈦文化陽光之風創(chuàng)釩鈦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟之都原創(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。在這四個基本方法中，鍛造是必不可少的，鑄錠的開坯是首先要進行的工序，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，拉伸前先對坯料表面進行涂層處理，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，有利于拉伸時潤滑劑的涂抹，達到降低摩擦力目的。同時，為了提高絲材質(zhì)量、降低拉伸力和延長模具壽命，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，通過截面積逐漸減小的拉伸模孔，獲得與?？壮叽?、形狀相同的制品的金屬塑性成形方

法。拉伸成形廣泛應用于管、棒、型、線材生產(chǎn)。棒材和管材的拉伸過程如圖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程(a)棒材拉伸；(b)管材空拉；(c)固定芯頭拉伸；(d)長芯桿拉伸；(e)游動芯頭拉伸；⑴擴徑拉伸拉伸的主要特點有：拉伸制品尺寸精確，表面光潔。拉伸法適于生產(chǎn)細而長的制品，圓盤式拉伸機可生產(chǎn)數(shù)千米長的制品。拉伸時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)備和工具簡單、投資少、占地面積小、生產(chǎn)緊湊、維護方便、有利于生產(chǎn)多種規(guī)格的制品。拉伸時速度快，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，效率低、周期長。2.拉伸設(shè)備目前廣泛使用的管棒材拉伸機是鏈式拉伸機。它的特點是設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作簡單，適應性強，管棒制品皆可在同一臺設(shè)備上拉伸。根據(jù)鏈數(shù)的不同，可將鏈式拉伸機分為單鏈拉伸機和雙鏈拉伸機。最常見的單鏈拉伸機的結(jié)構(gòu)如圖4.10.15所示。圖4.10.15單鏈式拉拔機1-機架；2-模架；3-從動輪；4-主動鏈輪；5-鏈條；6-電動機；7-減速機；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、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)模孔縱斷面的形狀，可將普通拉伸模分為弧線形模和錐形模，如圖4.10.16所示?；【€形模一般只用于細線材的拉伸；拉伸管、棒及粗線材時，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-潤滑錐；ii-工作錐；III-定徑帶；W-出口錐1）潤滑錐。形狀近似錐形，長度不應小于工作錐的長度，作用是便于拉伸時潤滑劑進入?？?，使金屬絲獲得充分潤滑、減小摩擦力、帶走產(chǎn)生的熱量及避免金屬絲軸線與?？纵S線不重合時劃傷金屬絲。2） 工作錐。它是拉絲模的關(guān)鍵部位，拉伸時金屬在此區(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，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?。定徑帶使拉伸力增加。它的長短選擇主要考慮?？椎膲勖袄熳枇Φ拇笮?。拉伸粗絲的?？椎亩◤綆П壤旒毥z的長，軟質(zhì)絲的比硬質(zhì)絲的長，干法拉伸的比濕法拉伸的長。4） 出口錐。它可保護定徑帶不繃裂，防止金屬離開?？讜r被劃傷。中拉和粗拉模子出口錐呈錐形，細拉德呈凹球面形。出口錐與定徑帶的連接部分應研磨得十分光滑，以免金屬絲通過定徑帶后由于彈性恢復或拉伸力方向不正時劃傷表面。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立設(shè)計。筑化退A:或hi皈品杵育1WB拉理機筑化退A:或hi皈品杵育1WB拉理機應品靈統(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，通過加熱后可以改善拉伸結(jié)果。

管材運動方向管材運動方向_—- 破加熱畀材二L T^-m-W-r-i -L'.也弋————主感應加熱區(qū)拉仲惶補償加熱區(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坯料準備f碾頭f拉伸f熱處理f精整f成品。參