[發明專利]一種TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法

有效

• 申請號: 200710054017.5
• 申請日: 2007-02-15
• 公開（公告）號: CN101244507A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 姜建偉;婁貫濤
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21J1/06;C21D1/26;C21D11/00
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所
• 代理人: 陸君

技術領域

本發明涉及一種鈦合金材料加工技術領域，特別是一種TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法。

背景技術

鈦合金是一種高質量的金屬材料，廣泛用于對強度要求高、重量盡可能低的使用場所，其中，TC4鈦合金是一種比較常見的鈦合金。但是，在具體使用中，需要將鈦合金加工成所需的各種形狀。

由于TC4鈦合金強度較高，室溫強度一般可達900MPa～1200MPa，并且彈性模量較低，一般只有鋼的50％左右，屈強比較高，一般為0.9以上。因此，導致TC4鈦合金冷變形困難，變形回彈大，冷加工后尺寸精度較低。因此，對于外徑尺寸在100mm以上，壁厚小于3mm的薄壁大尺寸TC4鈦合金筒體，由于受設備的局限性，目前尚無工業化生產的此規格型材。

目前，此種規格的TC4鈦合金筒體一般的制造方法為：利用TC4鈦合金板材分兩半進行模鍛，模鍛后分兩半加工坡口，然后對坡口進行對焊，最后探傷、退火、機加工的方法制得大規格薄壁鈦合金筒體。此種制造方法首先需要制造模具，而模具制造費用高，加工周期長。所制造的鈦合金筒體存在兩條縱焊縫，由于鈦合金的焊接比較困難，在焊接過程中容易產生夾雜、空洞等冶金缺陷，同時薄壁件由于焊接過熱容易引起變形，并且焊縫和熱影響區為鑄造組織，其晶粒粗大，其性能明顯低于基本板材。因此，在使用過程中存在安全隱患，尤其對于薄壁耐壓筒體，在應力的作用下，極易從焊縫處誘發裂紋而失效。

發明內容

本發明涉及的一種TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法，通過整體制造，因而沒有焊縫，解決了焊接過程中容易產生夾雜、空洞等冶金缺陷，以及薄壁件由于焊接過熱容易引起變形，顯著降低了大規格薄壁耐壓鈦合金筒體的綜合加工制造成本，并能提高其綜合機械性能。以滿足工程設計對高性能高強薄壁鈦合金耐壓筒體設計應用的需求。

為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法，采用經真空電弧爐二次重熔后的鈦合金鑄錠，通過在合金T_β相變溫度以上50～100℃溫度范圍內整體開坯鍛造，再在α+β兩相區進行鍛造，變形量控制在30～70％，通過以上鍛造工藝獲得綜合性能優異的細小的等軸狀兩相組織，通過鍛造的方法獲得制造鈦合金筒體所需要的毛坯外形尺寸，鍛造后毛坯經再結晶退火，以消除應力；退火后可以采用車加工外圓平端面到所需要的筒體外形尺寸。

所述的TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法，退火后可以采用電火花、激光切割、磨床打磨加工外圓平端面到所需要的筒體外形尺寸。

所述的TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法，再對加工過的過外圓的毛坯進行無損探傷，探傷無缺陷后，再在毛坯邊緣打縱向穿絲孔，也可以直接在毛坯邊緣打縱向穿絲孔，

所述的TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法，在毛坯邊緣打縱向穿絲孔可以是用鉆床機械打孔，也可以是激光打孔。

所述的TC4鈦合金薄壁耐壓筒體的制造方法，通過穿絲孔對內圓進行電火花放電切割，從而得到合格的無縫筒體。

由于采用了如上所述技術方案，本發明具有如下優越性：

電火花放電切割獲得的內圓為整體完整的鍛件，可以用作其它需要此規格鍛件的場合，材料綜合利用率高，且此種方法無需制造模具，縮短了筒體的制造周期，省去了模具制造費用，因此綜合成本低，整體經濟效益較高，制造成本比傳統制造方法平均降低約30％。且獲得的筒體為無縫筒體，由于不存在縱向焊縫，因此，綜合性能優于通過板材模鍛組焊制造的耐壓筒體。本發明的TC4鈦合金薄壁筒體的制造方法完全滿足了工程設計及應用對高性能薄壁鈦合金筒體的需求，已達到實際工程應用的水平，目前，已經在船舶附件耐壓筒體中得到初步應用，使用效果明顯，能承受3～5MPa的設計壓力要求。

經本發明的方法制造的TC4鈦合金薄壁筒體，綜合性能達到設計使用壓力要求，同時也為大口徑薄壁鈦合金筒體的制造提供了一種經濟可靠的方法，具有較強的實際工程應用價值。

該發明探索出了高強薄壁鈦合金筒體的制造方法，為高強鈦合金在大規格薄壁耐壓筒體領域中的應用探索出了新的途徑。

表1??TC4合金筒制造工藝及性能和使用狀況表