专利名称:钛及钛合金丝的加工方法
技术领域:
本发明属于新材料技术领域,涉及一种钛及钛合金丝的加工方法。
背景技术:
钛具有密度低、比强度高、耐腐蚀、线胀系数小、生物相容性好等优异性能。高精度 钛丝是作为钛设备焊接、钛零部件加工的原材料, 一般应用于两个方面, 一是作为结构件进 一步加工制作标准件、精密仪器结构件、挂件、丝网等;二是大量用于钛设备、航空航天器、 军工产品、文体用品制造过程的焊接。三是超细丝直接用于控制设备的零部件用于精密仪 器结构件。这三个用途都对钛及钛合金丝的精度、表面质量都有较高的要求。
现有的钛及钛合金丝加工技术存在很多缺陷。目前国内外生产钛及钛合金丝材, 主要采用的是拉制、修磨、退火、酸碱洗、定尺切断、调直等工艺。在整个生产过程中间需要 20个拉制道次、3-4次中间修磨、10次中间退火、2到3次酸碱洗过程、调直过程等。在高 温加热情况下通过孔模控制丝材直径,直丝加工难度大,表面精度差、吸氢氧严重,单盘重 量低,满足不了对高精度钛丝的要求;酸碱清洗表面具有很大的污染性,只能酸洗钛丝材的 表面,且不能生产光亮丝材。调直工艺又会使丝材表面形成难以消除的调直纹,使细丝材 表面损伤更加严重。采用酸碱洗工艺进行处理,再使用调直机进行丝材调直,这样工艺比 较复杂,生产效率低、成品率低,又大量浪费了能源、造成环境污染;同时原产品表面为酸洗 表面,调直机进行丝材调直时又会损伤表面,使其表面产生无法消除的调直纹,表面比较粗 糙。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛及钛合金丝的加工方法,在加工的过程中不用采用酸 碱洗工艺进行处理,加工出来的高精度钛丝表面光亮。 本发明所采用的技术方案是,钛及钛合金丝的加工方法,按以下步骤进行
先取规格为①10mm-①llmm的钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,除去 0. 8mm-lmm的表层金属,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模 l-2次,消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝,再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在 1-2小时加热到750-80(TC,再保温2-3小时后自然冷却到室温,然后取出钛及钛合金丝,接 着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为①5mm-①6mm的钛及钛合金丝,然后再将钛及钛合金 丝放入真空炉中,抽真空,在1-2小时加热到750-800°C,再保温2-3小时后自然冷却到室 温,再将得到的①5mm-①6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机,轧制成规格为①lmm-①3mm 的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。 本发明钛及钛合金丝的加工方法的有益效果是,通过无心车床去皮、真空退火、辊 模冷拉连续拉制,实现高精度、高效能钛丝的生产。可连续生产,免除了原酸碱洗生产工艺, 减少了多道次拉制的环节,大大提高生产效率,节约了生产成本,可以生产原来老工艺不可 能生产的高精度钛丝产品。
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本发明钛及钛合金丝的加工方法与现有工艺相比还具有如下优势 1、采用辊模冷轧丝新技术,去除了原生产加工过程中的酸、碱洗加工工序,实现无
污染生产,解决了光亮型丝材加工生产难题; 2、通过真空退火工艺控制钛丝的氢氧含量; 3、实现50KG以上自动焊接用大盘丝材的生产问题; 4、比原有工艺生产工序减少多道,可实行连续生产,效率提高35%,成品率提高提 高45%,生产成本降低25% ; 5、将钛丝的表面光洁度提高到V7-V8级水平。
具体实施例方式
下面通过具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明的钛及钛合金丝的加工方法,具体按照以下步骤实施先取规格为①10mm-①llmm的钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,除去
0. 8mm-lmm的表层金属,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模
l-2次,消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝,再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在
1-2小时加热到750-80(TC,再保温2-3小时后自然冷却到室温,然后取出钛及钛合金丝,接
着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为①5mm-①6mm的钛及钛合金丝,然后再将钛及钛合金
丝放入真空炉中,抽真空,在1-2小时加热到750-800°C,再保温2-3小时后自然冷却到室
温,再将得到的①5mm-①6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机,轧制成规格为①lmm-①3mm
的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。 本发明方法最后得到的钛合金丝表面光亮呈银白色,表面没有氧化,工艺当中减 少了酸碱洗的步骤,节约了能源,避免造成环境污染。本发明的步骤当中关键技术为采用辊 模冷轧技术,以及真空退火技术。 现有的拉制的步骤是将坯料从与成品断面形状相同的模孔中拉出来,优点是成品 的尺寸精度高,缺点是表面质差,加工率低。而本发明方法当中辊模冷轧改变了原有的工 艺辊模冷轧工艺技术原理就是利用带孔型的被动辊来轧制金属,是一种介于传统模拉拔 和轧制之间的塑性变形方法,其实质是在由非传动的,自由转动的辊子组成的孔型中拉制 线材,辊模拉拨时,在变形区中,金属单元体上的应力,应变状态与固定模拉拔基本一致,都 是一向拉制两向压縮。线材在轴线方向上是拉制,其他两方向上是压縮。拉制时金属材料 与辊子间是相对滚动,表面摩擦力很小;使辊拉中拉应力下降,压应力上升,应力状态向提 高金属塑性方向转化,所以辊模拉拔每道次变形程度比固定模拉拔有很大的提高。
辊模拉制最大改变是将坯料从旋转的三辊的间隙中拉出来,优点是可以增加道次 压縮量,减少了拉制过程的动力消耗,延长了工具的使用寿命;通过真空退火减少氢氧的吸 入,保证产品性能的提高或稳定。本项目所采用辊模拉制方法拉制出了表面质量光滑,产品 品种从①3mm-①lmm近十几种规格,并生产单盘重量大于50KG的超长钛冷轧丝,满足自动 焊机对超长细丝的要求。 本发明钛及钛合金丝的加工方法与现有工艺相比具有如下优势 1、采用辊模冷轧丝新技术,去除了原生产加工过程中的酸、碱洗加工工序,实现无
污染生产,解决了光亮型丝材加工生产难题;
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2、通过真空退火工艺控制钛丝的氢氧含量; 3、实现50KG以上自动焊接用大盘丝材的生产问题; 4、比原有工艺生产工序减少5道,可实行连续生产,效率提高35%,成品率提高提 高45%,生产成本降低25% ; 5 、将钛丝的表面光洁度提高到V 7- ▽ 8级水平。
质量指标 经检测,本发明方法制得的钛及钛合金细丝满足国标钛及钛合金丝GB/ T3623-2007的规定、外科植入物用钛及钛合金加工材GB/T 13810-2007的规定、钛细棒、 丝、锻件和环材宇航材料技术规范ASTM 4921G的规定、钛及钛合金细棒美国材料试验协会 规范ASTM B863的规定、外科植入物用加工材ASTM F136的规定。
实施例1 先取规格为①10mm的钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,除去0. 8mm的 表层金属,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模1次,消除钛及 钛合金丝上的裂纹以及细缝,再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在1小时加热到 750°C ,再保温2小时后自然冷却到室温,然后取出钛及钛合金丝,接着通过辊模冷轧机进 行冷轧到规格为①5mm的钛及钛合金丝,然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在 1小时加热到750。C,再保温2小时后自然冷却到室温,再将得到的①5mm的钛及钛合金丝 通过辊模冷轧机,轧制成规格为①lmm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。
实施例2 先取规格为①llmm的钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,除去lmm的表层 金属,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模2次,消除钛及钛合 金丝上的裂纹以及细缝,再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在2小时加热到800°C, 再保温3小时后自然冷却到室温,然后取出钛及钛合金丝,接着通过辊模冷轧机进行冷轧 到规格为①6mm的钛及钛合金丝,然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在2小时 加热到800°C ,再保温3小时后自然冷却到室温,再将得到的①6mm的钛及钛合金丝通过辊 模冷轧机,轧制成规格为①3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。
实施例3 先取规格为①10mm的钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,除去0. 9mm的 表层金属,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模2次,消除钛及 钛合金丝上的裂纹以及细缝,再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在2. 5小时加热到 78(TC,再保温2. 5小时后自然冷却到室温,然后取出钛及钛合金丝,接着通过辊模冷轧机 进行冷轧到规格为①5mm的钛及钛合金丝,然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空, 在1. 5小时加热到78(TC,再保温2. 5小时后自然冷却到室温,再将得到的①5mm的钛及钛 合金丝通过辊模冷轧机,轧制成规格为①2mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金丝。
权利要求
一种钛及钛合金丝的加工方法,其特征在于,按以下步骤进行先取规格为Φ10mm-Φ11mm的钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,除去0.8mm-1mm的表层金属,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模1-2次,消除钛及钛合金丝上的裂纹以及细缝,再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在1-2小时加热到750-800℃,再保温2-3小时后自然冷却到室温,然后取出钛及钛合金丝,接着通过辊模冷轧机进行冷轧到规格为Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝,然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中,抽真空,在1-2小时加热到750-800℃,再保温2-3小时后自然冷却到室温,再将得到的Φ5mm-Φ6mm的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机,轧制成规格为Φ1mm-Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。
全文摘要
本发明公开了一种钛及钛合金丝的加工方法,先取钛及钛合金坯料,通过无心车床进行扒皮,得到光亮的、除去表面氧化皮的钛及钛合金丝,采用角磨机修模,再将钛及钛合金丝放入真空炉中退火,然后取出钛及钛合金丝,接着通过辊模冷轧机进行冷轧,然后再将钛及钛合金丝放入真空炉中退火,再将得到的钛及钛合金丝通过辊模冷轧机,轧制成规格为Φ1mm-Φ3mm的表面光亮、无氧化的钛及钛合金细丝。本发明的钛合金细丝的加工方法,实现高精度、高效能钛丝的生产。可连续生产,免除了原酸碱洗生产工艺,减少了多道次拉制的环节,大大提高生产效率,节约了生产成本,可以生产原来老工艺不可能生产的高精度钛丝产品。
文档编号B23P15/00GK101716715SQ20091021909
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者冯小刚, 孙建科, 李明星, 苗小龙 申请人:宝鸡市三鑫金属有限责任公司