一种径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法与流程

本发明涉及锻造
技术领域：
，更具体地说，涉及一种径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法。
背景技术：
：钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。钛合金能够用于制作飞机发动机压气机部件，也是火箭、导弹和高速飞机的结构件。随着高品质钛及钛合金的需求增加以及对质量的高标准要求，采用径向精锻能提高产品的成材率。但采用径向精锻时，老工艺容易出现棒材温度不均匀，进而造成棒材的性能不均匀或不合格，因此针对径向精锻钛及钛合金棒材温度不均匀的状况，特别对锻造速度、锻压频次、锻造方向、冷却方式、中间间隔时间等控制参数，需要进行创新优化。综上所述，如何有效地解决径向精锻时棒材横向及纵向温度不均匀造成棒材的性能不均匀或不合格等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法，该方法可以有效地解决径向精锻时棒材横向及纵向温度不均匀造成棒材的性能不均匀或不合格的问题。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法，包括以下步骤：s1：坯料加热；s2：将加热后的坯料采用径向精锻机进行单侧锻打，锻打频率范围为90～180次/min，坯料的进给速度范围为1.5～3m/min，且所述径向精锻机的开锻温度不大于850℃，监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，当温度大于预设温度时，进行空冷直至温度降低至所述预设温度后继续锻打，所述预设温度的范围为820～850℃；s3：每道次锻打完成后，空道次返回起始点，并返回步骤s2进行单侧锻打，直至锻打结束。优选地，上述控温方法中，所述步骤s3具体包括：每一道次锻打完成后，空道次返回起始点并空冷90～300s，而后返回步骤s2进行单侧锻打，直至锻打结束。优选地，上述控温方法中，所述监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，具体包括：锻打过程中每隔预设时间检测所述锻件锻打端部的温度。优选地，上述控温方法中，所述检测所述锻件锻打端部的温度，具体为采用红外测温枪检测所述锻件锻打端部的温度。优选地，上述控温方法中，所述预设时间为10s。优选地，上述控温方法中，所述预设温度为820℃、830℃或840℃。优选地，上述控温方法中，所述坯料加热具体包括：当炉温达到860～900℃，坯料装炉，而后炉温升至860～900℃后开始计时保温，且保温时间以坯料厚度计算，每1mm厚度增加0.8～1.5min保温时间。应用本发明提供的径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法，先进行坯料加热，而后将加热后的坯料进行单侧锻打，并控制锻打频率范围为90～180次/min，坯料的进给速度范围为1.5～3m/min，且径向精锻机的开锻温度不大于850℃，监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，当温度大于预设温度时，进行空冷直至温度降低至预设温度后继续锻打，预设温度的范围为820～850℃。通过锻造速度、锻压频次、锻造方向、冷却方式的参数控制，以使棒材温度始终处于750～850℃的温度范围区间，保证了棒材精锻过程横向及纵向的温度均匀性，进而保证了棒材横向及纵向性能的均匀性。且采用该控温方法，操作简单，通过控制工艺参数，能有效控制锻造压力，使锻造力小于精锻机的最大压力。能有效控制棒材坯料温度，使棒材温度均匀化，细化晶粒，提高精锻棒材的性能，改善高倍组织。该方法适用于生产棒材直径100mm～300mm的钛及钛合金棒材，棒材长度约2～18m，提高成材率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明一个具体实施例的径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法的流程示意图。具体实施方式本发明实施例公开了一种径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法，以保证径向精锻棒材横向及纵向的温度均匀性及性能均匀性，有效保证钛及钛合金棒材的质量，提高径向精锻的成材率。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法的流程示意图。在一个具体实施例中，本发明提供的径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法，能够适用于直径在100mm～300mm范围棒材的锻造，包括以下步骤：s1：坯料加热。径向精锻之前，先将坯料加热，使棒材温度均匀化，细化晶粒，提高精锻棒材的性能。具体的，当炉温达到860～900℃，坯料装炉，而后炉温升至860～900℃后开始计时保温，且保温时间以坯料厚度计算，每1mm厚度增加0.8～1.5min保温时间。需要说明的是，上述各数值范围为优选参数范围，对于某一确定工序而言，可采用位于上个各参数范围内对应的参数值进行控制。s2：将加热后的坯料采用径向精锻机进行单侧锻打，锻打频率范围为90～180次/min，坯料的进给速度范围为1.5～3m/min，且径向精锻机的开锻温度不大于850℃，监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，当温度大于预设温度时，进行空冷直至温度降低至预设温度后继续锻打，预设温度的范围为820～850℃。需要说明的是，此处及下文提到的单侧锻打，指由棒材的轴向一端至另一端方向只一个方向进行单向锻打，如将棒材的轴向两端分别记为a侧和b侧，则单侧锻打可以为由a侧至b侧锻打。通过单侧锻打，避免了局部产生高温，使锻件温度均匀化，细化晶粒，提高性能。锻件锻打时横向及纵向温度均匀性的提高，保证了锻件横向及纵向性能的均匀性。在锻打过程中，控制锻打频率范围为90～180次/min，保持一个较高频率的锻打。径向精锻机的开锻温度不大于850℃，并在锻打过程中，监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，当温度大于预设温度时，进行空冷直至温度降低至预设温度后继续锻打，预设温度的范围为820～850℃。需要说明的是，以锻件锻打端部作为温度监测区域，此处的端部指锻件实时锻打位置的端部，即精锻机锤头对应的一定范围的区域，如精锻机锤头对应的500mm范围。通过锻造过程中的温度监测，始终将锻造温度控制在750～850℃之间，即只允许工艺指定温度点锻打，以提高锻件锻打时温度的均匀性。预设温度具体可以在820～850℃中的任意数值，为了保证锻打温度不超过850℃，预设温度可以设置为820℃、830℃或840℃等。由于钛及钛合金的热传导率较低，水冷会造成棒材内外温度不均匀，影响性能质量，因此本申请中采用空冷的方式，进一步提高棒材横向及纵向的温度均匀性。坯料的进给速度范围为1.5～3m/min，有利于保证钛及钛合金的锻造表面温度不得高于850℃，进一步确保将锻造过程温度始终控制750～850℃之间，以保证钛及钛合金的晶粒细化，保证锻材的高强度及高塑性。s3：每道次锻打完成后，空道次返回起始点，并返回步骤s2进行单侧锻打，直至锻打结束。也就是当如上所述的由a侧锻打至b侧完成一个道次的锻打后，空道次返回起始点，即返回a侧，再依据步骤中s2中的控制参数进行下一道次的锻打，直至锻打结束。应用本发明提供的径向精锻钛及钛合金棒材的控温方法，先进行坯料加热，而后将加热后的坯料进行单侧锻打，并控制锻打频率范围为90～180次/min，坯料的进给速度范围为1.5～3m/min，且径向精锻机的开锻温度不大于850℃，监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，当温度大于预设温度时，进行空冷直至温度降低至预设温度后继续锻打，预设温度的范围为820～850℃。通过锻造速度、锻压频次、锻造方向、冷却方式的参数控制，以使棒材温度始终处于750～850℃的温度范围区间，保证了棒材精锻过程横向及纵向的温度均匀性，进而保证了棒材横向及纵向性能的均匀性。且采用该控温方法，通过控制工艺参数，能有效控制锻造压力，使锻造力小于精锻机的最大压力。能有效控制棒材坯料温度，使棒材温度均匀化，细化晶粒，提高精锻棒材的性能，改善高倍组织。该方法适用于生产棒材直径100mm～300mm的钛及钛合金棒材，棒材长度约2～18m，提高成材率。进一步地，步骤s3具体包括：每一道次锻打完成后，空道次返回起始点并空冷90～300s，而后返回步骤s2进行单侧锻打，直至锻打结束。每一道次锻造后，返回初始点并控制空冷时间，时间控制在90～300s，具体空冷时间可根据锻件温度调整，一般控制在上述时间范围内即可使得温度下降至850℃以下，保证棒料横向及纵向的温度均匀性。具体的，上述步骤s2中，监测锻打过程中锻件锻打端部的温度，具体包括：锻打过程中每隔预设时间检测锻件锻打端部的温度。通过每隔预设时间检测锻件锻打端部的温度，既可以监测锻打温度，也可以兼顾操作的简易程度。根据需要，也可以实时监测锻件锻打端部的温度。预设时间具体可以为10s，具体的，检测锻件锻打端部的温度，具体为采用红外测温枪检测锻件锻打端部的温度。也就是使用红外测温枪每隔10秒在锻棒的头部端测温度，温度高于指定温度，要求空冷指定温度后在开始锻打。以下分别以3个具体实施例进行说明：实施例一针对tc4钛合金棒材，规格：φ100mm。①坯料尺寸：方200*2500mm；②加热制度：880～900℃，保温250min；③精锻过程：ⅰ精锻机只向一个方向锻打，即单侧锻打，空道次返回另一侧，直至锻打结束，锻打频率180次/min；ⅱ控制冷却时间降温锻打，只允许760～820℃的工艺指定温度点锻打，其他温度不允许锻打；精锻机开锻温度不得高于850℃，使用红外测温枪每隔10秒在锻件锻打端部测温度，温度高于指定温度，如820℃，要求空冷指定温度后再开始锻打。iii锻造过程棒坯的进给速度在1.8～2.3m/min，保证钛及钛合金的锻打表面温度范围在760～820℃。ⅳ每一道次锻造后，返回初始点后控制空冷时间(时间控制在90～200s)，保证棒料横向及纵向的温度均匀性。④锻造完成后性能检验结果如下：部位rm/mparp0.2/mpaa/％z/％晶粒度头部96190211369.0中部94590912.5388.5尾部94689711.5309.0实施例二针对tc4钛合金棒材，规格：φ200mm。①坯料尺寸：方330*2500mm；②加热制度：870～890℃，保温350min；③精锻过程：ⅰ精锻机只向一个方向锻打，即单侧锻打，空道次返回另一侧，直至锻打结束，锻打频率120次/min；ⅱ控制冷却时间降温锻打，只允许770～830℃工艺指定温度点锻打，其他温度不允许锻打；精锻机开锻温度不得高于850℃，使用红外测温枪每隔10秒在锻件锻打端部测温度，温度高于指定温度，如830℃，要求空冷指定温度后再开始锻打。iii锻造过程棒坯的进给速度在1.7～2.5m/min，保证钛及钛合金的锻打表面温度范围在770～830℃。ⅳ每一道次锻造后，返回初始点后控制空冷时间(时间控制造150～250s)，保证棒料横向及纵向的温度均匀性。④锻造完成后性能检验结果如下：部位rm/mparp0.2/mpaa/％z/％晶粒度头部93287511.5348.5中部94188211.5368.0尾部93587612.5338.5实施例三tc4钛合金棒材，规格：φ300mm。①坯料尺寸：方450*2500mm；②加热制度：860～880℃，保温400min；③精锻过程：ⅰ精锻机只向一个方向锻打，即单侧锻打，空道次返回另一侧，直至锻打结束，锻打频率90次/min；ⅱ控制冷却时间降温锻打，只允许780～840℃工艺指定温度点锻打，其他温度不允许锻打；精锻机开锻温度不得高于850℃，使用红外测温枪每隔10秒在锻件锻打端部测温度，温度高于指定温度，如840℃，要求空冷指定温度后再开始锻打。iii锻造过程棒坯的进给速度在1.8～3m/min，保证钛及钛合金的锻打表面温度范围在780～840℃。ⅳ每一道次锻造后，返回初始点后控制空冷时间(时间控制造200～300s)，保证棒料横向及纵向的温度均匀性。④锻造完成后性能检验结果如下：部位rm/mparp0.2/mpaa/％z/％晶粒度头部92585610.5308.0中部91585111.0288.0尾部92185311.0298.0本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12