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钛材锻造技术研究及实例讲解

来源:钛棒,钛板,钛管,钛丝,钛设备,钛合金,钛材 发布时间:2015-10-28 16:27:07

钛材锻造用料主要是各种成分的纯钛和钛合金,材料的原始状态有钛棒、铸锭、金属粉末和液态金属。 金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。钛棒的晶粒组织和机械性能均匀、良好,形状和尺寸准确,表面质量好,便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件,不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。

锻造是对钛金属坯料(不含板材)施加外力,使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。此外,根据滑块运动方式还有滑块垂直和水平运动(用于细长件的锻造、润滑冷却和高速生产的零件锻造)方式之分,利用补偿装置可以增加其它方向的运动。上述方式不同,所需的锻造力、工序、材料的利用率、产量、尺寸公差和润滑冷却方式都不一样,这些因素也是影响自动化水平的因素。

根据坯料的移动方式,锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边,材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边,锻件的受力面积就减少,所需要的荷载也减少。但是,应注意不能使坯料完全受到限制,为此要严格控制坯料的体积,控制锻模的相对位置和对锻件进行测量,努力减少锻模的磨损。

根据锻模的运动方式,锻造又可分为摆辗、摆旋锻、辊锻、楔横轧、辗环和斜轧等方式。摆辗、摆旋锻和辗环也可用精锻加工。为了提高材料的利用率,辊锻和横轧可用作细长材料的前道工序加工。与自由锻一样的旋转锻造也是局部成形的,它的优点是与锻件尺寸相比,锻造力较小情况下也可实现形成。包括自由锻在内的这种锻造方式,加工时材料从模具面附近向自由表面扩展,因此,很难保证精度,所以,将锻模的运动方向和旋锻工序用计算机控制,就可用较低的锻造力获得形状复杂、精度高的产品,例如生产品种多、尺寸大的汽轮机叶片等锻件。

钛法兰铸造过程形成的铸造表面特性取决于液态钛复制铸型表面轮廓的能力(粗糙度、清晰度、机械粘砂等)和形成宏观不平度(冷隔、流痕、表面孔洞、裂纹、夹杂和皱折等)的倾向,以及液态钛与铸型起化学反应的倾向(铸疤、a沾污层、化学粘砂等)。为了获得高的精度应注意防止下死点处过载,控制速度和模具位置。因为这些都会对锻件公差、形状精度和锻模寿命有影响。另外,为了保持精度,还应注意调整滑块导轨间隙、保证刚度,调整下死点和利用补助传动装置等措施。

钛法兰铸件表面质量的另一重要衡量指标是a沾污层的厚度,它直接关系到铸件随后的使用。钛法兰铸件铸造表面质量是以表面粗糙度和宏观不平度来衡量的。铸型的面层材料颗粒度愈大,铸件表面的粗糙度也愈大。铸型的表面粗植皮与热导率和熔融钛对铸型的润湿性,以及铸型在浇注前处理状态,对钛法兰铸件的表面质量有较大的影响。表面粗糙度是表示铸件表面轮廓凹凸不平的程度,是以微米为单位来计量的,通常以及Ra或及Rz来表示。铸件的宏观不平度是指铸件表面上出现的肉眼可见的显微凹凸部分,如冷隔、流痕、裂纹、表面孔洞和夹杂等缺陷乎均的线曲率。容易形成流痕和冷隔是钛法兰铸件的特性之一。