本发明属于钛丝的加工处理方法
技术领域：
，涉及一种钛丝的再结晶退火方法，本发明还涉及钛丝的表面处理方法，还涉及用于检测钛丝弹性的装置。
背景技术：
：钛丝材的拉拔加工有热加工和冷加工两种方式，热加工坯料通过加热的方法，达到再结晶温度以上，材料的塑性良好，再通过固定模进行拉拔，能够获得较大的热变形量，达到所需要的尺寸。冷加工坯料通过固定模或辊模进行拉拔，在三向压应力的作用下穿过模具，能够获得较小的冷变形量，达到所需要的尺寸。无论热加工或者冷加工，在加工之后都存在材料加工硬化的问题，造成材料的晶粒组织杂乱无章、性能偏差很大，一般采用热处理的办法，通过加热坯料到较高的再结晶温度以上，保温一定的时间，使得材料的晶粒回复再结晶，晶粒成等轴或其他规则形状的马氏体或奥氏体状态，在退火的过程中也消除了加工硬化，材料的性能趋于一致。对于加工坯料退火处理，由于加热时间长存在退火后热涨尺寸增大“变胖”现象，并且氧化皮增厚，造成尺寸难以精确控制，存在退火效率低、能耗大、操作复杂的问题。传统黑色金属表面处理技术较为成熟，但有色金属的表面处理技术难度非常大，特别是钛金属，其与一般的表面涂覆剂不发生化学反应，无法采用常规的化学涂层处理方法；而且大多数物理涂层与钛材表面结合力也较差，在后续变形加工过程中易脱落而起不到涂层的作用。钛及钛合金材料因为弹性模量低而具有良好的弹性，应用于日用品、体育用品、工程用品等领域的各种弹性元件，制作牙齿矫形、眼镜架、耳机挂件、伸缩弹簧、高尔夫球头击打面板等产品。钛丝材弹性性能的检测有两种方法，一种是采用专用检测设备对材料的弹性模量进行检测，该方式检测结果精确，但其费用高、操作复杂、时间长、需要有专业资质的人员进行检测；另一种是采用手钳子对钛丝材试样一次或多次掰弯，掰弯后与样品进行对比弯曲程度，弯曲程度小说明弹性好，弯曲程度大说明弹性差，该方式操作方便、直观区分、效率高，但其操作随意、人为因素影响大，不能精确测量弹性性能，结果也难以记录和对比。技术实现要素：本发明的目的是提供一种钛丝的再结晶退火方法，解决了现有技术中存在的热涨尺寸增大的问题。本发明的另一目的是提供一种钛丝的表面处理方法，与钛材表面形成物理沉积关系，不与钛材进行化学反应，不改变钛材化学成分与机械性能。本发明的第三个目的是提供一种钛丝的弹性检测装置，其结构简单、操作方便。本发明所采用的技术方案是，钛丝的再结晶退火方法，分为在线退火和单独退火两种方式，适用于投料直径或截面厚度≤4mm的钛丝材快速再结晶退火；对于热拉拔丝材，在热拉拔结束时，利用原拉丝机丝材的持续行进，将丝材在感应加热装置里在线进行再结晶退火处理，感应加热仅进行0.3～0.5秒钟、约100～250℃的快速加热热能补偿，达到坯料工艺温度，获得再结晶晶粒组织；对于冷拉拔丝材，利用独立的收放线装置将已冷拉拔完成的钛丝材在感应加热装置里行进单独进行再结晶退火处理，丝材，感应加热装置进行3～5秒钟快速加热，坯料温度可以快速升高580～700℃，达到坯料工艺温度，获得再结晶晶粒组织。本发明所采用的另一种技术方案是，钛丝的表面处理方法，将钛丝进行上述的再结晶退火，然后表面酸洗除油，浸泡于清水中除去酸液，放入配制好的复合涂层剂中，加热至70-90℃，保温20-30分钟，其间搅拌涂层剂，当钛丝表面出现褐色碳化膜，从涂层剂中取出，用70-90℃清水冲洗、去除沉淀物，冷水冲洗、热风吹干。优选地，复合涂层剂由氟硼酸钾、氯化钡、硝酸铵及蒸馏水混合后加热而成，各组份的重量百分比为：氟硼酸钾4.8％-5％；氯化钡4.8％-5％；硝酸铵2.3％-2.5％；其余为蒸馏水，混合后加热至70-90℃。本发明的第三种技术方案是，钛丝的弹性检测装置，用于对经过上述表面处理的钛丝进行弹性检测，主要由固定夹块、紧固夹块、圆柱支座、弯曲臂、拔杆、标尺六部分组成；圆柱支座轴线垂直于弯曲平面，并且与弯曲臂的转动中心同轴；圆柱支座可更换，圆柱支座中心轴可调，使得试样与圆柱支座的圆弧面接触。优选地，圆柱支座直径15～60mm，圆柱支座轴线至拔杆中心的平行距离100mm；适用于直径或截面厚度为0.2mm～4mm钛丝材室温弹性性能的检测。本发明的有益效果是，本发明的钛丝的再结晶退火方法，采用红外线测温仪检测坯料表面温度，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，丝材温度低于50℃可以判断为冷拉拔丝材，自动设置丝材再结晶退火温度和速度，根据退火温度和丝材温度的温度差设置工艺参数，快速加热进行热能补偿，达到坯料工艺温度。由于坯料截面尺寸较小，可以利用较小的感应加热功率，感应加热设备能耗、占地相对不大。本发明的钛丝的表面处理方法，通过在钛丝表面涂覆具有非反应性特点复合涂层剂，可与钛材表面形成物理沉积关系，不与钛材进行化学反应，不改变钛材化学成分与机械性能。同时还可作为一种拉拔加工的表面润滑载体，与钛材表面结合力强，具有能与钛材同步延展、并有效吸附拉拔润滑粉、表面润滑效果好的特点。本发明的钛丝的弹性检测装置，结构简单、操作方便、检测准确。附图说明图1是本发明钛丝的弹性检测装置的结构示意图。图中，1.固定夹块，2.紧固夹块，3.圆柱支座，4.弯曲臂，5.拔杆，6.标尺，7.试样，8.夹持面。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明的钛丝的再结晶退火方法，分为在线退火和单独退火两种方式，适用于投料直径或截面厚度≤4mm的钛丝材快速再结晶退火；对于热拉拔丝材，在热拉拔结束时，利用原拉丝机丝材的持续行进，将丝材在感应加热装置里在线进行再结晶退火处理，感应加热仅进行0.3～0.5秒钟、约100～250℃的快速加热热能补偿，达到坯料工艺温度，获得再结晶晶粒组织；对于冷拉拔丝材，利用独立的收放线装置将已冷拉拔完成的钛丝材在感应加热装置里行进单独进行再结晶退火处理，丝材，感应加热装置进行3～5秒钟快速加热，坯料温度可以快速升高580～700℃，达到坯料工艺温度，获得再结晶晶粒组织。本发明的钛丝的表面处理方法，将钛丝进行上述的再结晶退火，然后表面酸洗除油，浸泡于清水中除去酸液，放入配制好的复合涂层剂中，加热至70-90℃，保温20-30分钟，其间搅拌涂层剂，当钛丝表面出现褐色碳化膜，从涂层剂中取出，用70-90℃清水冲洗、去除沉淀物，冷水冲洗、热风吹干。优选地，复合涂层剂由氟硼酸钾、氯化钡、硝酸铵及蒸馏水混合后加热而成，各组份的重量百分比为：氟硼酸钾4.8％-5％；氯化钡4.8％-5％；硝酸铵2.3％-2.5％；其余为蒸馏水，混合后加热至70-90℃。本发明的钛丝的弹性检测装置，用于对经过上述表面处理的钛丝进行弹性检测，如图1所示，主要由固定夹块1、紧固夹块2、圆柱支座3、弯曲臂4、拔杆5、标尺6六部分组成；圆柱支座轴线垂直于弯曲平面，并且与弯曲臂的转动中心同轴；圆柱支座可更换，圆柱支座中心轴可调，使得试样与圆柱支座的圆弧面接触。优选地，圆柱支座直径15～60mm，圆柱支座轴线至拔杆中心的平行距离100mm；适用于直径或截面厚度为0.2mm～4mm钛丝材室温弹性性能的检测。本发明用复合涂层剂对纯钛丝进行表面处理的步骤是：1.配制复合涂层剂：按氟硼酸钾5％、氯化钡5％、硝酸铵2.5％，蒸馏水87.5％的重量百分比备料后混合，加热至70—90℃即得复合涂层剂待用。2.预处理钛丝：将待加工的纯钛丝表面酸洗除油，浸泡于清水中。3.表面涂层处理：将待处理钛材从清水中提出，浸泡于配制好的复合涂层处理剂中，一同加热至70—90℃，保温20—30分钟，其间搅拌处理剂，待钛材表面出现黑褐色强化膜时，才将钛材从处理剂中提出。4.清洗干燥：将从处理剂中提出的钛丝用70—90℃水冲洗，除去其表面白色沉淀物，再用冷水冲洗干净，然后经热风吹干，放置于干燥处即可。本发明弹性检测装置的操作步骤如下：1.选取钛丝材试样7应平直，在其弯曲平面内允许有轻微的弯曲。2.拔杆处于垂直状态，将试样上端穿过拔杆中心孔，记录上端所在标尺的初始位置，夹紧试样7下端。3.将试样从起始位置向右弯曲90°，抬起弯曲臂，试样自动弹回到起始位置，作为第1次弯曲操作；弯曲过程应以每次不超过3秒的均匀速率进行，弯曲时应平稳无冲击，自动弹回时无约束。4.参照第2步，进行第2次弯曲和弹回，作为第2次弯曲操作。5.参照第2步，可进行多次弯曲操作。6.多次弯曲操作后，记录试样上端所在标尺的终了位置，最后测量和计算与初始位置的偏移距离。7.根据第5步的偏移距离和所制订的钛丝材弹性性能检验标准，得出弹性性能检验的结论。检测时，试样7与紧固夹块2的接触面为夹持面8。为确保试验时试样与圆柱支座的圆弧面有效接触，应调节圆柱支座中心轴，使得试样7与圆柱支座的圆弧面接触。本发明的弹性检测装置的圆柱支座直径15～60mm，圆柱支座轴线至拔杆中心的平行距离100mm。钛丝材试样直径或截面厚度、圆柱支座直径和圆柱支座中心至拔杆中心的平行距离应符合表1的要求，单位mm。表1钛丝材试样与弹性检测装置尺寸要求试样直径或截面厚度a试样长度圆柱支座直径平行距离0.2≤a＜120015±0.21001≤a＜220030±0.31002≤a＜320045±0.31003≤a＜420060±0.5100实施实例：选取直径30mm的圆柱支座，圆柱支座直径和圆柱支座中心至拔杆中心的平行距离设定为100mm，截取直径1.2mm的钛丝材试样200mm，将试样上端穿过拔杆中心孔，记录上端所在标尺的初始位置，夹紧试样下端。将试样从起始位置向右弯曲90°，抬起弯曲臂，试样自动弹回到起始位置，作为第1次弯曲操作。参照第2步，进行第2次弯曲和弹回，作为第2次弯曲操作。参照第2步，进行第3次至第5次弯曲操作。记录5次弯曲后试样上端所在标尺的终了位置，最后测量和计算与初始位置的偏移距离位于3mm和4mm之间，符合所制订的钛丝材弹性性能检验标准检验合格要求，得出检验合格结论。本发明的钛丝的再结晶退火方法的实施实例：实施例1：ф1.2mm的tc4钛丝材热拉拔后，丝材温度仍保留为550～600℃，根据丝材再结晶退火温度700℃和与丝材温度的温度差100～150℃自动设置工艺参数，利用原拉丝机丝材的持续行进，感应加热装置对于热拉丝材坯料进行约0.3秒钟快速加热，坯料温度快速升高至700℃，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，若低于700℃感应加热自动补偿热能，若高于700℃感应加热自动调节降低功率，能够获得晶粒组织a1～a4的丝材，丝材表面为原黑皮状态，尺寸公差为原公差±0.02mm。实施例2：将ф3.0mm的纯钛冷拉拔丝材放入拉丝机中，根据丝材再结晶退火温度600℃和与丝材温度的温度差580℃自动设置工艺参数，感应加热装置对于冷拉拔丝材坯料进行约4秒钟快速加热，坯料温度快速升高至600℃，红外线测温仪检测+感应加热设备自动化联动控制，若低于600℃感应加热自动补偿热能，若高于600℃感应加热自动调节降低功率，能够获得晶粒度≥7级、表面呈浅蓝微氧化薄氧化皮的丝材，尺寸公差为原公差±0.03mm。当前第1页12