TB2钛合金丝材加工工艺研究_王振武

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向流动阻 孔 ! 1 力增加从而提高金属的延伸性。因此, 型对轧件包裹得愈紧, 金属的延伸性愈好, 愈有利于 减少裂纹和折叠产生的可能性。所以在延伸孔型方面 精轧孔型采用了椭圆 = 圆 采用了平椭圆 = 立椭圆系统, 系统。 成品孔型示意图如图 : 所示。
轧制坯料在进行加热前, 必须进行仔细的修磨并 采用酸洗进行检验,证明无缺陷后方可进行轧制, 这 是获得表面良好的盘条的前提。此外, 轧制盘条表面 状况直接影响丝材表面质量, 特别是轧制时产生的耳 子和折叠以及划伤是影响丝材表面质量的最主要的 因素。因此, 只有选择合理的轧制孔型和道次才有利 于获得良好的盘条。 根据加工实践发现: 采用常规箱方—六角方—椭 方孔型系统( 轧制碳钢及合金钢的系统) 轧 制 !<- 合 金, 轧材表面质量较差, 椭圆度大, 折叠多, 难以令人 满意。该合金的特点是可供塑性变形的有效区间窄、 强度高、 变形抗力和宽展大、 轧制过程中易粘辊、 粘导 板和回弹大。根据这些特点, 设计了小变形多道次的 工艺, 对孔型进行了调整, 取得了良好的效果。 提高线材表面质量应该避免轧机孔型存在尖角 在实际应用时, 成品孔型采用下列计算公式:
表! 处理工艺 软化处理 固溶处理 处理温度 ’ @ 道次变形量 ’ ( 总变形量 ’ (
#6#
拉拔工艺控制
为获得表面良好的成品丝材, 必须严格控制拉拔
2*"A&#" &*"A*""
2A* )A%!
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工艺和仔细进行丝材的表面精整工作。经过研究和生 产实践, 下列生产流程是比较行之有效的 ; 盘 条 精 整!检 验!固 溶 处 理!浸 沾 润 滑 涂 层! 烘 干!拉 拔!酸 洗!精 整!检 验!固 溶 处 理!浸 沾 润 滑 涂 层!烘 干!拉 拔!酸 洗!固 溶 处 理!检 验! 包装 ! 入库 在上述工艺流程中, 影响拉拔加工的主要因素是 润滑涂层和润滑剂的选择使用, 此外丝材软化处理温 度也会影响拉拔的总变形量。 润滑涂层和润滑剂的选择使用实验在 7$*% 拉丝 机上进行, 电机功率 !* <=, 拉拔速度小于 %* 4 ’ 4>?, 实验丝材选用拉拔后, 在 *"" @ 固溶处理后的 2 44 丝材。实验结果如表 ! 所示。 实 验 结 果 表 明 :选 择 钙 基 涂 层 进 行 丝 材 表 面 保 自制润滑剂) 润滑剂, 丝材加工过程 护, 辅以 ,-./01( 中基本无划伤, 可以获得令人满意的丝材表面。 方案 2 丝材未产生划伤是因为选用的钙基涂层 不仅与所加工的丝材结合紧密, 而且与 ,-./01 润滑
/9-
轧制工艺控制
由于上节所述原因, 轧制加热也应当采用在电炉
中的两段式加热方式进行。由于轧制方坯经过了锻造 开坯, 组织均匀性和致密性已经大大提高, 轧制变形 量大, 坯料轧制过程中温度还可以略有升高, 所以采 用的加热温度略低于锻造温度。具体工艺如图 - 所 示。
从图 / 可以看出, 轧制过程中 ! / 7 ! - 的值增加, 金 属的横向流动增加; 可使金属的横 ! / 7 ! - 的值减少,
丝材
锻造 轧制 拉Βιβλιοθήκη Baidu 工艺
$
前言
紧 固 件 用 ’(! 钛 合 金 丝 材 是 天 津 市 冶 金 材 料 研

$ 状 态 下 时 ( 7")"%" % 1 9 ")"!! ! ! *3)&"", "7
由上述经验公式可以得出结论, 合金处于
")3&/
究所与兄弟单位合作, 经过多年的研究和试制, 最终成 为正式产品的研究成果。 在生产实践过程中, 经常出现 由于加工和生产工艺控制不当造成材料成品率低、 镦 制铆钉时头部出现开裂等问题,影响大规模使用。为 此,有必要对生产工艺参数等影响产品质量的有关因 素进行分析研究, 并加以严格控制以改进产品质量, 扩 大应用。本文将主要研究在丝材生产过程中, 锻造、 轧 制、拉拔工艺对丝材表面质量乃至铆钉镦制成品裂纹 的影响。
王惠斌 1
( 天津钢管有限责任公司, 天津理工学院, 1、 /../.1;-、 /..1?1)
[ 摘要] 石油套管的强度计算是按 #C" 标准进行的, 它未能反映高强度套管和尺寸公差对抗压溃能力的影响。利用弹塑 性力学理论建立理想的石油套管的抗压溃能力计算公式, 并考虑套管的壁厚公差对计算公式进行修正。用该方法对受均匀载 荷及非均匀载荷作用的套管进行分析, 并同有限元计算结果相比, 两者十分吻合, 说明该方法的有效性。 关键词
#6+
影响铆钉成品质量的其它相关因素
除丝材内在和表面质量的影响外, 如下因素也会
对铆钉镦制产生影响从而影响产品质量。
#66+6%
丝材表面存在残存吸气层, 由于它们与基体金
属的膨胀系数和塑性有所不同, 在承受瞬时大变形量 的成型( 镦制) 加工时, 会产生裂纹, 应在生产过程中 予以避免。 铆钉在镦制时, 应对丝材表面进行处理, 使其
#66+6!
表 面 形 成 一 层 润 滑 膜 ,应 在 镦 制 时 使 用 适 当 的 润 滑 剂, 以防止铆钉出现粘模现象。对于钛合金铆钉的生
研究与应用
天津冶金
1-
!"#$%"$ &’!#(()*+,
-../ 年第 0 期
总第 112 期
石油套管的壁厚公差对承载能力的影响
李连进 1,
岳世斌 1

# 状 态 下 时 ( 7")""" 83! 1 9")"""3-% ! *
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研究与应用
天津冶金
1.
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总第 112 期
3、 40. 3 大气中进行加热 1 5,利用无芯磨床进行外
圆磨, 测量不同磨量下的 6 氏硬度并记录下硬度明显 降低的尺寸, 实验结果如表 1 所示:
表! 方案 涂层 润滑剂 拉拔实验结果 道次变 形量 ’ ( 拉拔 道次 总变形 量’( 丝材表 面状况 划伤严重 划伤严重 划伤中等 划伤严重 有划伤 无划伤
, 5"6)#7 /! 8 5%6#7 9+
圆弧半径可采用绘图的方法求出,如图 $ 所示。
% # + 2
元明粉
工业皂粉
) ) %" ) %" %"
!""# 年第 $ 期
总第 %%& 期
’(! 钛合金丝材加工工艺研究
3
!"# 钛合金丝材加工工艺研究
王振武 ( 天津市冶金材料研究所, #""%%%)
[ 摘要] 对 ’(! 丝材生产的主要工艺参数进行了分析研究, 结果表明: 采用合理的锻造、 轧制和拉拔工艺可以获得表面良 好的成品丝材。 关键词
钛合金
表1 加热温度 7 3 原料直径 7 88 硬度明显降低的直径 7 88
和急剧的转折, 此外孔型被包围的程度也对线材表面 质量有重要影响。 图 / 为变形区主应力图。
2.. 09.1 :9;1
20. 09.1 :9;.
4.. 09.1 :94-
40. 09.1 :94/
由于本实验所采用的方法限制, 上述数据与实际 的氧化吸气硬化层略有出入, 但仍可以看出趋势。 此外,锻造时必须严格控制方改圆的过渡工艺, 及时倒角, 避免锤击方式不正确产生折叠。
#
工艺流程
’(! 铆钉丝材生产工艺流程为:
原料准备 !压制电极 !两次真空自耗重熔 ! 精整
$ 转变温度以 上, 相同温度下 $ 晶粒长大不如 # 和 # 9$ 合金迅速, 因此这类合金的锻造温度总在 $ 转变温度以上。综上
所述, 制订的锻造加热工艺如图 % 所示。
于 ’(! 合金的合 金 化 程 度 高 ,加 热 到
须的。 奥尔斯 科 * 哈 里 洛 夫 冶 金 公 司 +%, 过 去 先 把 直 径 为 重达 & 1 的钛合金锭分两段进行加热, 先 -!"./!" 00, 加热到 % %%" 2 .% %3" 2 ,再加热到 % !/" 2 .% ##" 保温 %)$.! 4。这样长时间加热使铸锭表面形成很 2, 厚的吸气层, 影响产品质量。通过实验研究, 确定了吸 气层厚度 ( ( 与 1 * 加热温度( 和 ! * 时间( 00) 2) 056) 以及修正系数 " 的关系: 众所周知, 钛及其合金对氢十分敏感, 因此加热必 须在中性或氧化性气氛中进行,所以多采用电炉进行 加热, 本实验也采用电炉进行加热。 偏高温度, 不利于控制氧 原工艺采用 /$" 2预热, 化吸气层,本实验采用的新工艺加工后锻坯表面比较 平滑。由于锻造过程中, 锻坯受到较大变形, 吸气层厚 度不便于测量,本实验采用经过酸洗真空固溶处理后 的 直 径 为 $ 00 的 丝 材 , 分 别 在 &"" 2 、 &$" 2 、 /""
石油套管
壁厚公差
有限元
应力
载荷
抗压溃能力
"
前言
对于热轧无缝钢管壁厚精度的要求,现行国标
有 2. 多年的历史, 在这个期间, 各国学者通过理论和 实验研究形成了不同国家用于生产实际的套管压溃 强度计算方法, 成功地用于生产设计并被纳入国家标 。现有标准规格的套管外径与壁厚 准( 如美国的 #C") 比值( 大多为 1/8-4。严格讲, 作为典型的圆筒 I H J 值) 形结构, 它是一种中等壁厚钢管。对于壁厚均匀的长 圆管, 当受轴对称的径向挤压力作用时, 在某一局部 的应力函数为 =1>:
实验结果表明: 拉拔后, 经过完全固溶处理( &*"@ 的丝材可以承受较大的道次变形量和总变形 A*"" @ ) 量。该合金的相变点约为 &$" @,所以只进行软化处 理, 其组织并未实现完全再结晶, 均呈明显的长形晶 粒。而高于相变点进行完全固溶处理, 其组织实现完 全再结晶, 形成均匀的等轴组织, 组织均匀性大大提 高, 有利于获得较好的加工性能。
> ?( @ =负公差绝对值) A B "C
式中: > —孔型高度, 88;
@ —公称冷尺寸, 88; 一般取 .9.0D.9-., "C —调整余量, 88; 取 19.1/D19.1E; A —热膨胀系数, < ?( @ B正负公差绝对值之和F-) A * ?> 7 式中: < —孔型宽度, 88; @ —公称冷尺寸, 88;
# 状态
下, 锭子表面氧化吸气速度很慢, 比在 因此采用分别在 量。
$ 状态小很多。
可 # 和 $ 状态下加热的双段式加热,
以减少钛合金锭的表面氧化吸气层厚度,提高产品质 如果加热温度 ’(! 钛合金属于亚稳定 $ 钛合金, 也有发生 $ 晶粒长大, 塑性下降 $ 转变温度, 进 的脆性倾向。若要限制在 $ 转变温度以下( &$" 2 ) 行锻造, 可能会因变形抗力过大引起诸多其它问题。 由 超过其
研究与应用
!""# 年第 $ 期
总第 %%& 期
-8! 钛合金丝材加工工艺研究
%%
3 —圆弧半径, 44;
孔型斜度自张开角与孔型圆弧交点处做切线, 辊 缝处不给圆角。 成品前孔设计采用了如下经验公式:
剂之间有着良好的浸润性。在丝材拉拔加工过程中, 由于拉拔力和拉拔模具的共同作用, 使得在丝材表面 与拉拔模具表面之间形成一层均匀的保护膜, 而且由 于 ,-./01 润滑剂的热稳定性较好, 在较高温度下不 分 解 ,所 以 这 层 保 护 膜 可 以 承 受 较 高 的 温 度 而 不 破 裂, 因此在拉拔过程中不会造成丝材表面划伤。
! ! # ! # +
%* %* #" %* #" +"
! 石墨乳液烘干 工业皂粉
钙基涂层 元明粉 工业皂粉
,-./01 ,-./01
$ 石墨乳液烘干 ,-./01
钙基涂层
采 用 工 业 皂 粉 作 为 拉 拔 -8! 丝 材 润 滑 剂 的 缺 点 经轧制证明用该方法确定的成品孔型, 轧制后线 材 尺 寸 公 差 可 以 控 制 在 :"6+ 44 以 内 , 椭 圆 度 不 超 过 :"6+ 44, 而且调整灵活、 方便。 此 外 ,为 了 改 善 钛 合 金 在 轧 制 过 程 中 的 咬 入 性 能, 将轧机导卫改成辊动导卫, 在生产实践中取得了 良好的效果, 有效地提高了轧制产品的成材率和表面 质量。 是与润滑涂层的浸润性不如 ,-./01,拉拔造成拉丝 模具温度升高后会出现炭化, 从而影响润滑性能。而 石墨乳液烘干和元明粉与丝材的结合不够紧密, 也会 影响润滑性能。 和完全固溶 对采用常规软化处理( 2*" @A&#" @) 处理( 的丝材进行了拉拔实验, 润滑剂 &*" @A*"" @ ) 结果如表 # 所示。 选用钙基涂层及 ,-./01,
!锻 造!轧 制 盘 条!修 磨!热 处 理!浸 沾 涂 层!拉
拔 ! 最终热处理 !检验 !包装 !出厂
%
研究情况及其结果分析
根据生产实践经验, 在上述生产过程中, 影响丝材
表面质量的关键工序是锻造、 轧制和拉拔。 以下将重点 对这三个工序的工艺参数进行研究。
#)%
锻造
为获得表面良好的丝材,严格控制锻造工艺是必
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