一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置及制备方法与流程

本发明属于钛及钛合金产品生产加工技术领域，具体涉及一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置，本发明还涉及一种钛及钛合金真空自耗电极的制备方法。

背景技术：

钛及钛合金具有低密度、高比强、耐腐蚀、耐高温、无磁性、生物相容等优异的综合性能，广泛应用于航空、航天、舰船、兵器、石油、化工、医疗等领域。

钛及钛合金真空熔炼时，需要采用自耗电极。现有的钛及钛合金自耗电极的制备方法是用电极压机将海绵钛或钛合金压制成截面为扇形、半圆形、圆形或多边形电极块，然后通过顶出装置将压好的电极块顶出脱模，再通过拼接和氩弧焊或真空等离子焊将压好的电极块组焊在一起，制备成所需长度的钛及钛合金自耗电极。这种制备方法生产效率低、成本高，压制出的电极块密度低，约3.0～3.3g/cm³；在电极块组焊的过程中，容易受到有害金属和气体污染，造成最终产品出现高、低密度夹杂，降低了产品的纯度和品质。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置，解决了现有钛及钛合金真空自耗电极在制备过程中，焊接工序导致的电极被污染，电极产品出现高、低密度夹杂，电极密度低以及高成本低效率的问题。

本发明的另一个目的是提供一种钛及钛合金真空自耗电极的制备方法。

本发明一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置所采用的技术方案是，包括设置有通孔的工作台，工作台一侧连接有出料导筒，工作台另一侧依次连接有挤压筒和上料导筒，上料导筒内设置有挤压杆，挤压杆一端连接挤压垫片，挤压杆的另一端依次连接模座和滑块，挤压筒内壁套接有内套，内套内壁套接有挤压模具；挤压模具包括模具a和模具b，模具b靠近工作台且其呈中空柱状，模具a靠近上料导筒且其呈锥形。

本发明的特征在于，

挤压垫片位于靠近上料导筒一端，且挤压垫片呈圆饼状或一端分布有凸起的圆饼状。

模座和滑块通过螺栓相固接。

圆饼状挤压垫片的外径与上料导筒的内径相配合；一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片的外径与模具b的内径相配合。

本发明的另一个技术方案，一种钛及钛合金真空自耗电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，清理模具a和模具b，在模具b内壁放置与其相配合的塞子；

步骤2，称取原料100-150kg，且将其缓慢倒入经步骤1清理的模具a中；

步骤3，将一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片连接在挤压杆上，在滑块和模座的作用下，挤压垫片与步骤2中的原料相接触；

步骤4，挤压垫片和挤压杆继续挤压原料，当将原料完全挤压至模具b时停止，在滑块和模座的作用下，挤压垫片与步骤2中的原料相分离；

步骤5，重复步骤2-步骤4挤压原料若干次；

步骤6，将步骤3中的挤压垫片换成圆饼状挤压垫片，步骤1中的塞子放置于模具b内继续挤压，依次通过通孔和出料导筒得到所需电极。

本发明的特征还在于，

步骤2中的原料为海绵钛或者钛合金。

步骤6中通孔和出料导筒的内径相同，且均不小于模具b的内径。

通孔和出料导筒的内径均为450-650mm。

本发明的有益效果是：本发明一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置通过采用滑块依次带动挤压杆、挤压垫片的运动，在挤压过程，连续在模具a中添加海绵钛及其钛合金原料，同时使用一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片，实现钛及钛合金真空自耗电极的半连续挤压，克服了传统焊接工序导致的电极被污染，电极产品出现高、低密度夹杂，密度降低的问题，挤压出密度为3.5～3.8g/cm³，提高生产效率，节省生产成本，降低工人劳动强度，有很好的实用价值。

附图说明

图1是本发明一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置的结构示意图；

图2是本发明一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置中挤压垫片的主视图；

图3是本发明一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置中另一种挤压垫片的主视图。

图中，1.通孔，2.工作台，3.出料导筒，4.挤压筒，5.上料导筒，6.挤压杆，7.挤压垫片，8.模座，9.滑块，10.内套，11.模具a，12.模具b，13.螺栓。

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。

本发明一种钛及钛合金真空自耗电极的挤压装置，如图1所示，包括设置有通孔1的工作台2，工作台2一侧连接有出料导筒3，工作台2另一侧依次连接有挤压筒4和上料导筒5，上料导筒5内设置有挤压杆6，挤压杆6一端连接挤压垫片7，挤压杆6的另一端依次连接模座8和滑块9，挤压筒4内壁套接有内套10，内套10内壁套接有挤压模具；挤压模具包括模具a11和模具b12，模具b12靠近工作台2且其呈中空柱状，模具a11靠近上料导筒5且其呈锥形，其中挤压垫片7位于靠近上料导筒5一端，且挤压垫片7呈圆饼状或一端分布有凸起的圆饼状；模座8和滑块9通过螺栓13相固接。

圆饼状挤压垫片7的外径与上料导筒5的内径相配合；一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7的外径与模具b12的内径相配合。

一种钛及钛合金真空自耗电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，清理模具a11和模具b12，在模具b12内壁放置与其相配合的塞子；

步骤2，称取原料100-150kg，且将其缓慢倒入经步骤1清理的模具a11中，其中原料为海绵钛或者钛合金；

步骤3，如图2所示，将分布有凸起的圆饼状挤压垫片7连接在挤压杆6上，在滑块9和模座8的作用下，挤压垫片7与步骤2中的原料相接触，分布有凸起的圆饼状挤压垫片7在挤压电极时由于增大了连续两次加料挤压电极之间的接触面积，使其能彼此咬合，增加了电极强度；

步骤4，挤压垫片7和挤压杆6继续挤压原料，当将原料完全挤压至模具b12时停止，在滑块9和模座8的作用下，挤压垫片7与步骤2中的原料相分离；

步骤5，重复步骤2-步骤4挤压原料若干次，直至达到所需的电极长度；

步骤6，如图3所示，将步骤3中的挤压垫片7换成圆饼状挤压垫片7，步骤1中塞子放置于模具b12内继续挤压，依次通过通孔1和出料导筒3得到所需电极，圆饼状挤压垫片7保证了电极末端在挤压过程中能够平整，方便自耗电极产品的使用。

步骤6中通孔1和出料导筒3的内径相同，且均不小于模具b12的内径；通孔1和出料导筒3的内径均为450-650mm。

实施例1

原材料选用1级粒度为0.83～25.4mm的海绵钛，通孔1和出料导筒3的内径均为650mm。

清理模具a11和模具b12，在模具b12内壁放置与其相配合的塞子；将准确秤量后的150kg海绵钛缓慢倒入处理后的模具a11中，使用分布有凸起的圆饼状挤压垫片7，在滑块9和模座8的作用下，将海绵钛挤压推动至模具b12中；反复装料并挤压共40次，最后一次挤压采用圆饼状挤压垫片7使其形成平坦的电极末端，最后将塞子置于模具b12内壁，挤压出自耗电极的最后部分，自耗电极的半连续挤压操作结束。

所制备出的钛自耗电极规格为Φ650mm×4900mm，密度为3.6g/cm³。后续选择真空自耗熔炼工艺熔炼出一次Φ820mm铸锭，二次Φ920铸锭；铸锭通过整锭探伤，上中下部横截面五点化学成分分析，最终确定铸锭为符合标准要求、达到配比计算要求，成分均匀的无偏析优质铸锭。

实施例2

原材料选用0级粒度为3.0～12.7mm的海绵钛、粒度为1～6mm的AlV55中间合金、Φ8～13mm铝含量大于99.8％的铝豆；通孔1和出料导筒3的内径均为450mm。。

清理模具a11和模具b12，在模具b12内壁放置与其相配合的塞子；将按配比准确秤量后共100kg钛合金原料缓慢倒入处理后的模具a11中，使用一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7，在滑块9和模座8的作用下，将海绵钛挤压推动至模具b12中；反复装料并挤压共33次，最后一次挤压采用圆饼状挤压垫片7使其形成平坦的电极末端，最后将塞子置于模具b12内壁，挤压出自耗电极的最后部分，自耗电极的半连续挤压操作结束。

所制备出的自耗电极规格为Φ450mm×5600，电极密度为3.6g/cm³。后续选择真空自耗熔炼工艺熔炼出一次Φ560mm铸锭，二次Φ640铸锭，三次720mm铸锭；对铸锭进行低倍及高倍组织分析，未发现铝及钒元素偏析的现象；铸锭通过整锭探伤，上中下部横截面五点化学成分分析，最终确定铸锭为符合标准要求、达到配比计算要求，成分均匀的无偏析优质铸锭。

实施例3

原材料选用1级粒度为0.83～25.4mm的海绵钛，通孔1和出料导筒3的内径均为550mm。

清理模具a11和模具b12后，在模具b12内壁放置与其相配合的塞子；将准确秤量后的120kg海绵钛缓慢倒入处理后的模具a11中，使用一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7，在滑块9和模座8的作用下，将海绵钛挤压推动至模具b12中；反复装料并挤压共35次，最后一次挤压采用圆饼状挤压垫片7使其形成平坦的电极末端，最后将塞子置于模具b12内壁，挤压出自耗电极的最后部分，自耗电极的半连续挤压操作结束。

所制备出的钛自耗电极规格为Φ550mm×5050mm，密度为3.5g/cm³。后续选择真空自耗熔炼工艺熔炼出一次Φ650mm铸锭，二次Φ750铸锭；铸锭通过整锭探伤，上中下部横截面五点化学成分分析，最终确定铸锭为符合标准要求、达到配比计算要求，成分均匀的无偏析优质铸锭。

本发明通过采用滑块9依次带动挤压杆6、挤压垫片7的运动，在挤压过程，连续在模具a11中添加海绵钛及其钛合金原料，同时使用一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7，实现钛及钛合金真空自耗电极的半连续挤压，克服了传统焊接工序导致的电极被污染，电极产品出现高、低密度夹杂，密度降低的问题，挤压出密度为3.5～3.8g/cm³，提高生产效率，节省生产成本，降低工人劳动强度，有很好的实用价值。