一种提高钛合金板材成材率的锻造方法与流程

本发明属于钛合金制备，具体涉及一种提高钛合金板材成材率的锻造方法。

背景技术：

1、钛合金具有比强度高、耐蚀性强，生物相容性好，可以在高温下长期工作等优点，广泛应用于国防军工、航天航空、船舶、化工、医用、生物等领域。作为人类目前广泛应用的工程材料之一，尤其其具有高比强度以及良好的机械性能，被广泛应用于海洋环境及极端条件服役的零件中。但是，钛合金原材料海绵钛过于活泼，不宜提取出来，目前应用最多的方法是镁还原法，该方法成品率低，提取成本高，但这种方法也是目前所使用的技术中最适合工厂提取的方法。并且由于钛合金具有一定的“化学活性”，在加工时高温下容易与氧及其他元素发生反应，使强度增大塑性下降，在熔炼过程中，需要在真空条件下进行，使熔炼成本大大增大，目前最常见的熔炼方法就是真空自耗电弧熔炼。另一方面钛合金的加工硬化率低、变形抗力大、缺口敏感性大、导热性差以及塑性剪切抗力低等对机械性能影响较大。导致钛合金成型难度大，机械加工过程中损耗大，成材率低。因此钛合金的价格很高，对于钛合金的加工成本高，提高钛合金成材率是一个亟待解决的问题。

2、钛合金板材的常见的锻造方式有冲压、轧制以及自由锻，其中大规格的板材以自由锻为主。钛合金自由锻进行锻造时，由于钛合金存在加工工硬化率低、变形抗力大、缺口敏感性大等缺点，导致其成型难度大，最终板材的板型差，加工余量较大。常容易出现板材直线度不好、边角较大、存在拗弯，导致铣加工加工量大，成本增大。因此需要设计一种合理的锻造方式来解决此类问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种提高钛合金板材成材率的锻造方法，主要解决现有大规格钛合金板材采用自由锻进行锻压时，存在加工工硬化率低、变形抗力大、缺口敏感性大等缺点，导致其成型难度大，最终板材的板型差，加工余量较大，进而常容易出现板材直线度不好、边角较大、存在拗弯，导致铣加工加工量大，成本增大的问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：本发明提供提高钛合金板材成材率的锻造方法，包括以下步骤：

3、s1.钛合金坯料的预处理：对钛合金坯料进行镦粗处理，

4、s2.坯料的收高下压处理：镦粗后的坯料沿轴向进行收高下压处理，

5、s3.热料回温：当坯料处于终锻温度以下时对坯料进行加热至相应的锻造温度，

6、s4.坯料中间锻造：对坯料两端拔长，中间锻压形成坯料板，再将坯料板两端做镦平处理，

7、s5.热料再次回温：当坯料板处于终锻温度以下时对坯料板进行加热至相应的锻造温度，

8、s6.成品锻造：将坯料板中间进行锻压和整平，完成钛合金板材的锻造。

9、进一步地，所述钛合金坯料的形状为圆柱体，其高径比为1:2，坯料镦粗后的高径比为1:1.2。

10、进一步地，所述步骤s2中镦粗后的坯料需要先沿径向旋转90°后，再对坯料整体进行收高下压处理。

11、进一步地，所述坯料在下压过程中为防止坯料几何中心过热，采用分锤镦粗处理，单锤压下量≤本道次总变形量的1/2。

12、进一步地，所述步骤s4中坯料板两端做镦平处理时，需要将坯料立起做镦平处理，并且镦平后的两端进行修整，使其达到所需板材的尺寸和形状。

13、进一步地，所述步骤s4和s5中，对坯料进行回温处理时，需要将坯料的温度提升到坯料对应的终锻温度以上，坯料的终锻温度为600-800℃。

14、进一步地，所述坯料或坯料板在锻压过程中的锻压温度为坯料相变点下20-40℃，保温系数为0.5-1.5。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种提高钛合金板材成材率的锻造方法，能有效地解决背景技术中提出的问题，经过该种锻造方式，板材板型好，减少边角的浪费，具有广阔的应用前景，具体地说，本发明的钛合金板材的锻造方法(1)通过特定的分步成型来保证锻造出良好的钛合金板型；(2)采用特殊的成型步骤来减少边角圆头的浪费；(3)并且该锻造方法适用于多种钛合金牌号。

技术特征：

1.一种提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，所述钛合金坯料的形状为圆柱体，其高径比为1:2，坯料镦粗后的高径比为1:1.2。

3.根据权利要求1所述的提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，所述步骤s2中镦粗后的坯料需要先沿径向旋转90°后，再对坯料整体进行收高下压处理。

4.根据权利要求3所述的提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，所述坯料在下压过程中为防止坯料几何中心过热，采用分锤镦粗处理，单锤压下量≤本道次总变形量的1/2。

5.根据权利要求1所述的提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，所述步骤s4中坯料板两端做镦平处理时，需要将坯料立起做镦平处理，并且镦平后的两端进行修整，使其达到所需板材的尺寸和形状。

6.根据权利要求1所述的提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，所述步骤s4和s5中，对坯料进行回温处理时，需要将坯料的温度提升到坯料对应的终锻温度以上，坯料的终锻温度为600-800℃。

7.根据权利要求1-6任一所述的提高钛合金板材成材率的锻造方法，其特征在于，所述坯料或坯料板在锻压过程中的锻压温度为坯料相变点下20-40℃，保温系数为0.5-1.5。

技术总结
本发明的一种提高钛合金板材成材率的锻造方法，包括以下步骤：S1.钛合金坯料的预处理：对钛合金坯料进行镦粗处理，S2.坯料的收高下压处理：镦粗后的坯料沿轴向进行收高下压处理，S3.热料回温：当坯料处于终锻温度以下时对坯料进行加热至相应的锻造温度，S4.坯料中间锻造：对坯料两端拔长，中间锻压形成坯料板，再将坯料板两端做镦平处理，S5.热料再次回温：当坯料板处于终锻温度以下时对坯料板进行加热至相应的锻造温度，S6.成品锻造：将坯料板中间进行锻压和整平，完成钛合金板材的锻造。通过本发明的钛板坯料经在特定的工艺下，经过一系列操作后，使得成型后钛板拥有较好的板型并且边角圆头小，有效的提高了钛合金的成材率。

技术研发人员：薛祥义,余国庆,郑筠,陈西孟,周军,张利军
受保护的技术使用者：西安超晶科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15