[發(fā)明專利]一種鈦合金管材的快速制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310172231.6
• 申請日: 2013-05-11
• 公開（公告）號: CN103231218A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 孫清潔;桑海波;劉一搏;姜云祿;馮吉才
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學（威海）
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及管材成型技術(shù)領域，尤其是一種新型鈦合金管狀材料的快速制備工藝。

背景技術(shù)

眾所周知，鈦合金作為20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要金屬，因其密度小，比強度高和耐腐蝕性高等優(yōu)良特性，已經(jīng)廣泛地應用于石油、化工、冶金、生物醫(yī)學等各大領域，并一直是航空航天工業(yè)的“脊柱”材料之一。我國鈦資源豐富，隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷發(fā)展、工藝裝備的不斷改進、生產(chǎn)效率的提高，鈦及鈦合金管材應用的領域?qū)⒉粩鄶U大，采用高效的鈦及鈦合金管材制備工藝將成為必然。

目前鈦合金管材可分為無縫管和有縫管兩種，其中：

（1）無縫管材：無縫管材因其制造工藝不同，又分為熱軋（擠壓）無縫管材和冷拔（軋）無縫管材兩種；

熱軋（擠壓）無縫管材的工藝流程概述是：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→坯管→矯直→水壓試驗（或探傷）→標記→入庫；熱軋無縫管一般在自動軋管機組上生產(chǎn)，實心管坯經(jīng)檢查并清除表面缺陷，截成所需長度，在管坯穿孔端端面上定心，然后送往加熱爐加熱，在穿孔機上穿孔，在穿孔同時不斷旋轉(zhuǎn)和前進，在軋輥和頂頭的作用下，管坯內(nèi)部逐漸形成空腔，稱毛管，再送至自動軋管機上繼續(xù)軋制，最后經(jīng)均整機均整壁厚，經(jīng)定徑機定徑，達到規(guī)格要求，利用連續(xù)式軋管機組生產(chǎn)熱軋無縫管材是較先進的方法；

冷拔（軋）無縫管：?圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗（探傷）→標記→入庫，若欲獲得尺寸更小和質(zhì)量更好的無縫管，必須采用冷軋、冷拔或者兩者聯(lián)合的方法。冷軋通常在二輥式軋機上進行，管材在變斷面圓孔槽和不動的錐形頂頭所組成的環(huán)形孔型中軋制，冷拔通常在0.5～100T的單鏈式或雙鏈式冷拔機上進行；擠壓法即將加熱好的管坯放在密閉的擠壓圓筒內(nèi)，穿孔棒與擠壓桿一起運動，使擠壓件從較小的模孔中擠出；?

（2）焊接管材

????焊接管材一般將板材通過冷軋卷邊后形成對接焊縫，通過內(nèi)外焊接形成管狀坯料，經(jīng)過后續(xù)塑形加工手段形成管材，常用的焊接管材的制備流程：板材→檢測→銑邊→預彎→J成形→C成形→O成形→預焊→焊引弧板→內(nèi)焊→外焊→去引弧板→吸渣→整圓→退火→空冷→矯直→修端→水壓測試→標記→入庫。

????從上述可以看出，管材制備流程過于繁雜，需要大量的人力和物力的投入，不僅能耗較大，而且無法實現(xiàn)在短時間內(nèi)生產(chǎn)所需的異形管材，另外，鈦是活性金屬，高溫下極易氧化污染，在鈦合金管材的制備過程中，還必須時刻注意對鈦合金的保護。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的鈦及鈦合金管材制備工藝流程過于復雜以及成本較高的不足，提供一種生產(chǎn)效率高、在自行設計的保護裝置配合下的鈦合金管材的快速制備工藝。

本發(fā)明可以通過如下措施達到：

一種鈦合金管材的快速制備工藝，其特征是基于焊接堆焊技術(shù)以及熔焊快速成形的基礎之下，使用自行設計的熔焊快速成形保護設備，進行鈦及鈦合金管材堆焊快速成形制備，制備工藝包括如下步驟：

步驟一、保護設備外罩的制作，采用1mm厚的5系鋁合金板材在底板上制作圓柱形保護設備外罩，保護設備外罩上覆以1mm厚5系鋁合金圓形蓋板形成封閉的空間，通過10mm直徑的不銹鋼棒材配以相應螺紋夾具制作保護設備外罩支架，根據(jù)所制備的鈦及鈦合金管材的尺寸，調(diào)節(jié)保護設備外罩的大小和高度，通過保護設備外罩，可以解決及鈦合金管材制備時的氧化問題，以適應不同尺寸（直徑50-400mm，高度50-300mm）的鈦及鈦合金管材制備，

步驟二、預通保護氣，保護氣為氬氣，預通氣15s，氬氣流量為7-12L/min，使保護設備外罩內(nèi)充滿保護氣體，

步驟三、進行焊道的焊接，將焊槍放在保護設備外罩內(nèi)的焊接機器人上，通過焊接機器人將焊槍端部調(diào)整至距底板12mm-15mm處，焊接電源為Fronius?CMT?Advanced焊接電源，調(diào)整電源相應焊接參數(shù)：采用CMT焊接技術(shù)，電流選擇90-110A，焊接速度為10mm/s，在底板上堆敷第一道圓形焊道之后熄弧，通過焊接機器人將焊槍抬升1.5mm,?熄弧后30s進行第二焊道的堆敷,?堆敷第二道圓形焊道之后熄弧，并通過焊接機器人將焊槍抬升1.5mm,?熄弧后30s進行第三、四至第N道焊道的堆敷，達到所需管材的尺寸之后，熄滅電弧，并保持保護氣體繼續(xù)送氣，待管材冷卻至室溫后，停止送氣，

步驟四、當管坯冷卻后取出管坯，利用機械清理的方式，除去表面的熔渣，在保證尺寸的前提下，通過車床，銑床等機加設備除去管材表面毛刺，