[發(fā)明專利]一種鈦合金TC4無縫管生產(chǎn)用輥子、穿均一體機及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114393042A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮永濤;季茂剛;季茂雷;鄭志強;張忠良;吳海峰;王文杰;王純清;季功勇
• 申請（專利權(quán)）人: 聊城市科環(huán)新材料科技有限公司
• 主分類號: B21B27/02
• 分類號: B21B27/02;B21B19/04;B21B25/00;B21B25/02
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37277
• 代理人: 紀浩帥

本發(fā)明涉及一種鈦合金TC4無縫管生產(chǎn)用輥子，包括：輥子本體，輥子本體從左到右依次形成有入口錐面、過渡面、第一出口錐面、第二出口錐面、第三出口面和第四出口錐面，入口錐面、過渡面和第一出口錐面組成第一臺肩，第一臺肩用于穿孔，第二出口錐面、第三出口面和第四出口錐面組成第二臺肩，第二臺肩用于均整。本發(fā)明在一次輥壓中完成了穿孔和均整兩道工序，解決了多道次軋制帶來的不利因素，完成有色金屬鈦及其合金TC4材料的軋制，避免了毛管在兩臺機器間進行多次的減壁、延伸軋制變形時產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷和溫度下降，提高了管體軋制變形的加工精度；采用穿均一體工藝實現(xiàn)了兩個機組的金屬變形，減少工序流程，避免了在軋制過程中有害元素的侵入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有色金屬熱塑性變形加工領(lǐng)域，尤其是一種鈦合金TC4無縫管生產(chǎn)用輥子、穿均一體機及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

二輥斜軋穿孔機的曼氏孔型，其穿孔軋輥設(shè)計為桶形輥、盤形輥、和錐形輥。穿孔輥形都是由軋輥輾軋帶為分界的入口和出口兩個反向錐和內(nèi)部變形工具頂頭，孔型封閉導(dǎo)向板工具組成的。斜軋穿孔是管坯在軋制孔腔中實現(xiàn)一次咬入，然后在拽入力下旋轉(zhuǎn)前進到與頂頭接觸的二次咬入后進行穩(wěn)定軋制擴，最后歸圓拋出，完成有實心坯料到中空毛管的軋制過程。在該過程中，管坯的徑向受到反復(fù)壓縮和擴張，管坯心部則受到反復(fù)擠壓和剪切，在頂頭前端的金屬形成孔腔，也就是“曼氏效應(yīng)”。

曼氏孔腔疏松是由于管坯中心在剪切力的反復(fù)作用下產(chǎn)生的一種韌性斷裂，即“切應(yīng)力理論”。

曼氏孔腔屬于一種脆性斷裂，毛管的接觸區(qū)在整個工作面上只占極小一部分，因此接觸區(qū)的作用力就整個毛管來說是集中的，受力面積由接觸表面到管坯中心迅速擴大，沿直徑方向的作用力逐漸減弱，塑性變形作用于坯料的外表面層，進而向坯料的中心方向產(chǎn)生拉應(yīng)力和切應(yīng)力，使得中心區(qū)域疏松，撕裂進而形成中空的無縫管體。沿橫斷面和縱斷面的不平均變形。隨著坯料的轉(zhuǎn)動，其中心的附加應(yīng)力不斷積累，以致在外力作用方向上也變成了很大拉應(yīng)力。因此坯料中心的應(yīng)力狀態(tài)為三向拉應(yīng)力，在這種應(yīng)力的作用下，坯料中心產(chǎn)生脆性破裂。

由于鈦合金材料具有熔點高、密度小、強度大、耐腐蝕、生物相容性好、超導(dǎo)、形狀記憶和儲氫等一系列重要特性，為實現(xiàn)在二輥斜軋桶形輥上實現(xiàn)軋制低塑性材料鈦及其合金，緊采用常規(guī)的輥形設(shè)計是無法實現(xiàn)的，常規(guī)輥形設(shè)計為入口錐與出口錐兩個錐角其工藝模式為一次咬入、二次咬入、穩(wěn)定軋制、歸圓拋出；常規(guī)的設(shè)計無法實現(xiàn)有色無縫金屬管鈦及其合金的軋制主要因素是鈦及其合金的金屬特性，其一是材料的低塑性，材料的可塑性差，軋制過程中容易產(chǎn)生滑移，壁厚外徑不容易控制；其二是材料的吸附性強，在軋制過程中容易與有害元素親和與氧、氮、碳、鐵等容易親和在軋制過程中也會發(fā)生化學反應(yīng)及吸氫；本發(fā)明一種有色無縫金屬管鈦及其合金TC4管生產(chǎn)用雙臺肩輥形、穿均一體機及系統(tǒng)不僅避免了軋制過程中由于溫度不均導(dǎo)致的變形不均甚至開裂，而且解決了鈦合金在軋制過程中吸氫及與其它氣體反應(yīng)的技術(shù)難點。

采用雙臺肩穿均一體有效的解決了軋制過程中的滑移問題提高了壁厚的平均精度和軋制穩(wěn)定性；由于采用穿均一體工藝本工序?qū)崿F(xiàn)了兩個機組的金屬變形，減少工序流程避免了在軋制過程中有害元素的侵入，實現(xiàn)了一次壓延成型的工藝模式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種鈦合金TC4無縫管生產(chǎn)用輥子、穿均一體機及系統(tǒng)，解決了穿孔和軋機軋制兩個工藝分開造成的管體加工精度及質(zhì)量下降的問題。

一種鈦合金TC4無縫管生產(chǎn)用輥子，其特征在于，包括：輥子本體，所述輥子本體從左到右依次形成有入口錐面、過渡面、第一出口錐面、第二出口錐面、第三出口面和第四出口錐面，所述入口錐面、過渡面和第一出口錐面組成第一臺肩，所述第一臺肩用于穿孔，所述第二出口錐面、第三出口面和第四出口錐面組成第二臺肩，所述第二臺肩用于均整。