一种钛合金薄壁精密型材复合加工方法与流程

本发明属于航空制造技术，特别涉及到一种钛合金材质的薄壁精密型材的复合加工方法。

背景技术：

钛合金薄壁精密型材生产难度大，国内至今尚未完全掌握钛合金薄壁精密型材的制备技术。国内采用挤压方式进行钛合金薄壁型材的研制，型材力学性能已可满足技术条件要求，但型材存在变形难以控制、表面粗糙度大、尺寸精度差等问题；采用轧制方式进行钛合金薄壁型材的研制，型材力学性能、表面粗糙度及尺寸精度等有所提高，但轧制工序复杂、需要轧制十几道次，配备多套轧辊，生产成本高，型材局部存在氧化皮压痕、起皮等现象，在轧制过程中也存在边缘裂纹等缺陷。如何提高型材的表面质量、尺寸精度，并控制经济成本，实现批量生产研制钛合金薄壁精密型材的关键。

国内尚没有一种既可以达到技术条件规定的要求，又可以控制经济成本，易于实现小批量生产的钛合金薄壁型材加工方法。

技术实现要素：

本发明的钛合金薄壁精密型材复合加工方法，能够解决或克服现有技术中存在的至少一个问题。

本发明的钛合金薄壁精密型材复合加工方法，包括如下步骤：

步骤一、棒坯制备，所述棒坯制备为在单相区开坯锻造，两相区成品锻造，加工成相应规格棒坯；

步骤二、型坯挤压，是根据所述型材的截面及后续所述型材轧制变形量设计挤压模具，所述挤压模具表面喷涂耐磨防护涂层，所述挤压模具与所述棒坯之间涂复合固体润滑剂，所述挤压模具预热温度200℃～450℃，所述棒坯涂防氧化涂层，并加热到预定温度，采用预定挤压速度，通过内壁加涂所述复合固体润滑剂的挤压筒挤压所述棒坯，使所述棒坯通过所述挤压模具；

步骤三、根据所述型材截面设计一套开式孔型轧辊，通过轧机辊缝调整所述型材的轧制变形量，去除所述型坯表面的所述复合固体润滑剂，加热预定温度，通过对所述型坯进行轧制，得到所述型材；

步骤四、对所述型材进行热处理；

步骤五、对所述热处理后的所述型材进行精整得到所述型材成品。

优选的是，所述步骤一中棒坯的规格包括所述棒材与所述型材之间的挤压比，所述挤压比为60～140。

优选的是，所述步骤一中棒材的表面粗糙度ra≤6.4μm，外径的椭圆度≤0.5mm。

优选的是，所述步骤二中的所述预定温度为1050℃～1200℃。

优选的是，所述步骤二中的所述预定挤压速度为180mm/s～300mm/s。

优选的是，所述步骤三中的所述预定温度为600℃～800℃。

优选的是，所述步骤三中的，对所述型坯的轧制包括轧制变形量为8％～10％，轧制速度为0.2m/s～20m/s，重复进行1～3次。

优选的是，所述步骤四中的所述热处理为根据不同牌号钛合金，选择相应的热处理制度。

优选的是，所述步骤五中的所述型材的精整包括对所述型材的热张力矫直和对所述型材的表面进行采用水喷砂、打磨以及酸洗处理。

优选的是，所述热张力矫直包括，对所述型材加热电流不大于6000a，加热温度控制在500℃～800℃之间，温度均匀性在30℃以下。

有益效果：

本发明的钛合金薄壁精密型材复合加工方法适用于低强、中强钛合金薄壁型材的研制，可以推广应用到高强钛合金薄壁精密型材，形成钛合金薄壁型材半成品的系列化，填补国内钛合金品种空白。

附图说明

图1是本发明钛合金薄壁精密型材复合加工方法的流程线路图；

图2是本发明的实施例中的型材截面图。

具体实施方式

为使本发明更容易被理解，以下将结合附图对本发明的方法进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一，按照本发明的钛合金薄壁精密型材复合加工方法，可见图1，本实施例是加工ta15钛合金薄壁型材，型材截面见图2，详细的方法步骤如下：

步骤一、挤压棒坯制备：挤压棒坯在单相区开坯锻造，两相区成品锻造，加工成φ160mm棒坯，使型材挤压比约为110，锭坯表面粗糙度≤6.4μm，外径的椭圆度≤0.5mm；

步骤二、型坯挤压：设计锐角82°l型材模具，壁厚余量为每边0.2mm，挤压模具预热温度200℃～450℃，挤压棒坯涂防氧化涂层，加热温度为1150℃，挤压速度为240mm/s，通过内壁加涂复合固体润滑剂的挤压筒挤压棒坯，使棒坯通过挤压模具；

步骤三、型材轧制：根据型材截面设计一套开式孔型轧辊，通过轧机辊缝调整型材的轧制变形量，去除型坯表面复合固体润滑剂，加热温度为700℃，轧制变形量0.2mm，轧制速度为5m/s，一次完成型材轧制；

步骤四、型材热处理：根据ta15钛合金的热处理制度，对轧制后的型材进行750℃加热，保温2小时；

步骤五、型材精整：对型材进行热张力矫直，加热温度为750℃，温度均匀性30℃以下，加热电流5000a；采用水喷砂+酸洗+抛光的组合工艺进行表面处理，获得合格的型材成品。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于航空制造技术，特别涉及到一种钛合金材质的薄壁精密型材的复合加工方法。本发明的钛合金薄壁精密型材复合加工方法的具体步骤为：挤压棒坯制备、型坯挤压、型材轧制、型材热处理、型材精整五个主要步骤，本发明方法适用于低强、中强钛合金薄壁型材的研制，可以推广应用到高强钛合金薄壁精密型材，形成钛合金薄壁型材半成品的系列化，填补国内钛合金品种空白。

技术研发人员：贺飞;杨旭;陈冬梅;李海涛;徐哲;柏春光
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
技术研发日：2018.07.19
技术公布日：2018.11.30