银亮材的加工工艺摸索及思考.doc

　 ～Φ10mm钛合金TC4、TC6银亮材的加工工艺摸索及思考 钛合金是公司战略规划中，发展高端品种钢最重要的组成部分。钛业公司近期在尝试性地开发Φ10mm左右小规格钛合金TC4、TC6线材，该规格的产品一般还需进一步拉拨加工成直径尺寸更小的丝材，对表面质量要求严格，一般以银亮材交货。银亮材厂在初次加工Φ10mm左右钛合金TC4、TC6银亮材中，遇到了不少困难，尝试了多种加工工艺路线，解决了部分加工难题，成功生产出了少量合格产品，但要完全打通高效率高成材率的生产工艺路线，还需要做进一步的研究和工艺性试验，需要增设部分必须的加工设施。 一、Φ10mm左右钛合金TC4、TC6的机械加工性能 1、退火状态Φ10mm左右的钛合金TC4、TC6，仍然具有很高的屈服强度极限值（＞900MPa）和抗拉强度极限值（＞1050MPa），屈强比大(σ0.2 ／σb＞0.9～0.95）。因此，塑性变形回弹量大，塑形变形范围小。 2、钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。　切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高。变形系数小这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。主切削力比切钢时约小20%，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结加大刀具磨损并影响零件的精度。由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损，是切削钛合金时的一个很重要特点。毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后，形成硬而脆的不均匀外皮，极易造成崩刃现象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下，刀具很容易产生粘结磨损。制外观质量很差。退火时放置不平整，弯曲度很大。 １、工艺路线之一 11辊悬臂矫直机冷矫直→剥皮至成品尺寸→二辊滚光矫直→（成品）。 （1）11辊悬臂矫直机冷矫直，比较直的部分能够矫直，有大弯的部分仍然存在明显弯曲，如果进一步加大压下量，产生严重脆断。 （2）由于直径尺寸小可以剥皮，影响刀片消耗。 （3）二辊滚光矫直后弯曲度变小，但仍然存在明显弯曲，无法满足交货要求。 2、工艺路线之二 加热→11辊悬臂矫直机矫直→剥皮至成品尺寸→二辊滚光矫直→（成品）。 （1）用电焊机二次线夹持两端通电逐支加热至750～780℃。 （2）11辊悬臂矫直机矫直后，直线度很好。 （3）直线度好剥皮更容易。 （4）二辊滚光矫直后，由于剥皮后残余应力释放，存在大于5mm/m的弯曲度，无法满足交货要求。 3、工艺路线之三 加热→11辊悬臂矫直机矫直→剥皮预留余量→二辊一次滚光矫直→去应力退火→二辊二次滚光矫直→磨削至成品尺寸→二辊三次滚光矫直→（成品）。 （1）加热同上。 （2）11辊悬臂矫直机矫直矫直同上。 （3）一次剥皮预留余量。 （4）二辊一次滚光矫直，同上。 （5）加热至550～650℃去应力退火，随炉冷却至室温。 （6）二辊二次滚光矫直，弯曲度变小。 （7）磨削至成品尺寸。 （8）二辊三次滚光矫直，弯曲度进一步变小，但仍然存在大于3mm/m的弯曲度，无法满足交货要求。 4、工艺路线之四 一次加热→11辊悬臂矫直机一次矫直→剥皮预留余量→二次加热→11辊悬臂矫直机二次矫直→磨削至成品尺寸→二辊滚光矫直→（成品）。 （1）一次加热同上。 （2）11辊悬臂矫直机矫直同上。 （3）一次剥皮预留余量。 （4）二次加热同上。 （5）11辊悬臂矫直机矫直同上。 （6）二辊二次滚光矫直，直线度～１ｍｍ/m，满足交货要求。 三、Φ10mm左右钛合金TC4、TC6银亮材的加工工艺思考 Φ10mm左右钛合金TC4、TC6银亮材的加工,难点在于如何矫直，该规格的钢种的最大特性可以概括为：在冷态下，即使断裂也不会发生弯曲变形。 在没有感应加热器等有效加热设备的情况下，从直条到直条的加工，采用电焊机通电加热方式，打通了加工工艺路线，尝试性地生产出了符合要求的产品，但是，这样的方式满足不了大批量的生产要求，同时，存在如下严重问题： 1、由于是尝试性小批量生产，外委250小轧机生产，受设备、人员素质等因素影响，很难保证轧制工艺要求，出现的问题较多。 （1）尺寸精度、椭圆度偏差很大，严重的还出现“耳子”、压痕等外形缺陷，严重制约热轧材到