[發明專利]一種鈦及鈦合金熱推制擴管成型用芯模

有效

• 申請號: 201710291128.1
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107052175B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 陳軍;王廷詢;周偉;辛社偉;李倩
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: B21D39/20
• 分類號: B21D39/20
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種鈦及鈦合金熱推制擴管成型用芯模，包括外壁光滑的芯模本體，所述芯模本體由引伸段、擴徑變形段和定徑段依次連接而成，所述引伸段、擴徑變形段和定徑段的中軸線重合，所述引伸段和擴徑變形段的連接處設置有第一過渡圓弧，所述擴徑變形段和定徑段的連接處設置有第二過渡圓弧，所述定徑段的末端設置有圓弧倒角，所述引伸段和擴徑變形段之間的錐度角為10°～30°。本發明具有合適的擴徑變形錐度和芯模外形，可在保證推制力不受影響的條件下，使管坯擴徑變形均勻，顯著降低壁厚不均勻地程度，提高管材圓度和提高管材內壁光潔度。

技術領域

本發明涉及一種擴管成型用芯模，具體涉及一種鈦及鈦合金熱推制擴管成型用芯模。

背景技術

大口徑鈦合金管材可分為有縫管和無縫管，有縫管材采用金屬板材金屬板作為原材料，通過沖壓及卷曲形成一個圓柱狀或者兩個半圓弧狀，然后采用焊接成為帶有縱向焊縫的焊管。鈦合金無縫管可采用斜軋穿孔+軋制、擠壓+軋制或者單一斜軋穿孔、擠壓方法制備成鈦合金無縫管。對于斜軋穿孔+軋制、擠壓+軋制制備的鈦合金管材，由于受到軋制設備軋制能力和尺寸的限制，一般只能加工直徑小于110mm的鈦合金管材。采用斜軋穿孔、擠壓方法制備成鈦合金無縫管，尺寸可超過110mm以上，尤其斜軋穿孔制備管材適合于加工大批量、厚徑比＝0.1左右的鈦合金無縫管，擠壓方法可生產大尺寸鈦合金無縫管，但與擠壓設備能力、模具有關，而且擠壓鈦合金管材的成本相對高，是斜軋穿孔加工管材費用的3～6倍。

熱擴鈦合金管材的特點是管坯套在依次排列芯桿上，芯桿鎖定在固定牌坊等機架上，芯桿前端焊接推制擴管過程中擴徑變形用擴管成型芯模，活動牌坊推動推制環、推制管和管坯順芯桿以一定的速度前進，電磁感應加熱線圈和擴管成型芯模為固定模式，電磁感應加熱圈加熱擴管成型芯模和依次進入加熱圈中的管坯，鈦合金管通過擴管成型用芯模的錐形擴徑變形段擴徑到所需外徑，再經定徑段定徑校圓成大口徑管，達到鈦合金管的最終直徑尺寸。管坯在擴管成型芯模處發生連續的周向擴徑、軸向壓縮的變形。

對于小批量的大口徑鈦合金管材，可采用現有的無縫管、有縫管采用擴管成型方法制備，而擴管成型方法中擴管成型芯模是擴管的關鍵，對于擴管壁厚均勻性、管材圓度、表面質量控制起到至關重要的作用。

對于鈦合金來說，鈦合金的高溫強度高，高溫強度隨溫度的變化而產生很大變化，即鈦合金的高溫敏感性強，加工窗口小。而且鈦合金的物理性能熱傳導系數小，致使導熱性差，熱加工時容易發粘，管材內表面容易產生劃傷，影響管材的內表面質量。而且鈦合金熱熔小，磁導率低，管坯加熱時，容易產生管坯溫度不均勻，溫度不均勻直接會影響管材的壁厚均勻性，而且，管坯采用電磁感應加熱，由于集膚效應的作用，管坯壁厚越薄的部位加熱溫度越高，壁厚的不均勻性極具惡化。鈦合金彈性模量低，彈性性能好，管材端口的圓度控制比較困難，因此，鈦合金推制擴管用成型芯模的設計需注意許多細節問題。

在推制式擴管工藝中，熱推制擴管成型用芯模中擴徑變形錐度是決定產品壁厚精度和均勻性的重要因素，擴徑變形錐度太大時，在推制擴管過程中管材擴徑變形量較大，所需推制力較大，設備能力要求高，而且，管材發生劇烈變形，壁厚不均勻程度增加；而過度減小擴徑變形錐度，管材的擴徑變形均勻，但致使錐面長度過長，擴管加工效率降低，擴徑錐面與坯料管內壁的接觸面積增大，管坯內部和錐面的摩擦力增加，造成管材內部表面質量變差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供了一種鈦及鈦合金熱推制擴管成型用芯模。該芯模具有合適的擴徑變形錐度和芯模外形，可在保證推制力不受影響的條件下，使管坯擴徑變形均勻，顯著降低壁厚不均勻地程度，保證管材圓度和提高管材內壁光潔度。