引言

鈦及鈦合金是一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，由于其難于提取，因此在20世紀(jì)50年代才發(fā)展起來(lái)。目前，由于鈦及鈦合金具有低密度、高比強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、無(wú)磁、生物相容等優(yōu)異的綜合性能，其產(chǎn)品已經(jīng)滲透到了航空、航天、艦船、兵器、石油、化工、醫(yī)療等各領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著我國(guó)鈦冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步和鈦合金生產(chǎn)工藝的不斷完善，其質(zhì)量不斷提高，成本不斷降低，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，鈦合金管的需求也不斷增長(zhǎng)。

1、鈦合金管的加工方法

通常鈦及鈦合金管有擠壓、板(帶)材焊接和斜軋穿孔等加工方式，如圖1所示。

目前，低強(qiáng)度、低合金化的鈦及鈦合金無(wú)縫管的加工技術(shù)比較成熟，均采用冷軋真空退火工藝。通常管坯制備采用下面3種工藝：

(1)鉆孔擠壓：

該方法變形量大，晶粒小，管坯壁厚均勻，可制備壁厚較薄的管坯。擠壓通常采用玻璃潤(rùn)滑或包套潤(rùn)滑，玻璃潤(rùn)滑擠壓鈦管坯工藝在我國(guó)還不是很成熟，同時(shí)選擇合適的玻璃潤(rùn)滑劑成為其在擠壓中的關(guān)鍵；包套潤(rùn)滑雖然說(shuō)比較成熟，可以得到較好的管坯表面，但是包套材料消耗較大，為去除包套耗酸比較多，也容易造成環(huán)境污染，其輔助工序比較多，工作量大。

(2)板(帶)焊接：

該生產(chǎn)方式不宜生產(chǎn)規(guī)格多而批量少的產(chǎn)品，焊縫是比較薄弱的地方，焊縫清理時(shí)比較困難，同時(shí)該方法具有生產(chǎn)效率高、成本低、壁厚較均勻、內(nèi)表面質(zhì)量好、能生產(chǎn)大直徑的管材、投入的設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

(3)斜軋穿孔：

該生產(chǎn)方式不是很靈活，產(chǎn)品比較單一，也不能制備壁薄的管坯，得到的管坯也不太長(zhǎng)，但該方法金屬消耗小，設(shè)備投入少，不用包套和潤(rùn)滑，不污染環(huán)境，模具消耗少，成品率高，加工成本低，使其在鈦合金管坯生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

隨著焊管工藝的改進(jìn)，盡管其有取代無(wú)縫管的趨勢(shì)，但是像一些重要的化工裝置、航空液壓管路及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料導(dǎo)管等，為確保安全，鈦合金無(wú)縫管仍不能被焊管取代。

2、鈦合金的斜軋穿孔

鈦合金無(wú)縫管坯的斜軋穿孔分為兩種工藝：二輥斜軋穿孔法和三輥斜軋穿孔法。三輥斜軋穿孔工藝能在鈦合金中運(yùn)用，一部分是由于鈦合金本身材料的改進(jìn)，改善了其加工性能，還有一部分是由于三輥斜軋穿孔本身生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及完善。

二輥斜軋穿孔法生產(chǎn)的鈦管坯內(nèi)外表面易出現(xiàn)起皮、折疊和頭部開(kāi)裂等缺陷，其尺寸精度差，因此二輥斜軋穿孔法無(wú)法生產(chǎn)高質(zhì)量的管坯。三輥斜軋穿孔法是在二輥斜軋穿孔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，不僅可以生產(chǎn)尺寸精度高、內(nèi)外表面質(zhì)量比較好的管坯，而且可生產(chǎn)直徑和壁厚比大于10的薄壁管坯，其生產(chǎn)效率大大提高。不難看出三輥斜軋穿孔相對(duì)于二輥斜軋穿孔有較大的優(yōu)勢(shì)，在某些企業(yè)的技術(shù)改造中，二輥斜軋穿孔有用到一些三輥斜軋穿孔上比較成熟的設(shè)計(jì)工藝，同時(shí)三輥斜軋穿孔機(jī)本身的技術(shù)特點(diǎn)也決定了其在鈦合金穿孔過(guò)程中將得到比較廣泛的運(yùn)用。

3、鈦及鈦合金管的二次穿孔

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于三輥斜軋存在很多問(wèn)題，如軋制過(guò)程中鈦及鈦合金管有穿透現(xiàn)象即鈦管壁穿破，同時(shí)也存在著頂頭卡在管坯里而無(wú)法順利穿孔等。為解決這些問(wèn)題，對(duì)鈦管的二次穿孔進(jìn)行了探討。

由于目前對(duì)鈦管二次穿孔工藝的研究較少，二次穿孔也主要集中在不銹鋼的穿孔過(guò)程中，因此主要是借鑒不銹鋼的二次穿孔工藝對(duì)鈦管二次穿孔是否可行進(jìn)行分析。

(1)壓下量方面：

鈦管采用二次穿孔時(shí)，由于第一次穿孔所要求的壓下量比較小，變形量很少，因此在保證頂頭強(qiáng)度的條件下，相比只有一次穿孔時(shí)比較容易穿。由于減徑量小，造成的內(nèi)折自然會(huì)少，即可以減少內(nèi)表面的缺陷，當(dāng)?shù)诙未┛讜r(shí)，軸向阻力比較小，在適當(dāng)分配壓下量的情況下，內(nèi)表面缺陷明顯減少。

(2)加熱方面：

一次穿孔只需加熱一次，二次穿孔由于鈦合金導(dǎo)熱性比不銹鋼差，考慮也只加熱一次，但同時(shí)考慮到穿鈦管的規(guī)格，具體的加熱次數(shù)只能在后續(xù)的研究中確定。

(3)轉(zhuǎn)速方面：

當(dāng)采用一次穿孔時(shí)，由于一次穿孔成型所要求的壓下量大，在穿同樣規(guī)格的鈦管時(shí)，一次穿孔的轉(zhuǎn)速要求比較大，二次穿孔時(shí)第一次穿孔機(jī)的轉(zhuǎn)速不會(huì)很高，管坯的表面質(zhì)量相對(duì)來(lái)說(shuō)較好。

總之，關(guān)于二次穿孔在鈦管生產(chǎn)過(guò)程中的運(yùn)用，目前對(duì)這方面的研究比較少，具體的參數(shù)設(shè)定及工藝要求也只能參考，有待于完善。

4、總結(jié)

(1)鈦管的生產(chǎn)方法比較多，根據(jù)市場(chǎng)對(duì)鈦管的要求，其加工成型的方式不同。

(2)無(wú)縫鈦管的穿孔，主要有二輥斜軋穿孔和三輥斜軋穿孔。二輥穿孔技術(shù)比較成熟，同時(shí)其缺陷也比較多；三輥斜軋穿孔的主要問(wèn)題是穿孔過(guò)程不太能順利穿過(guò)，經(jīng)常出現(xiàn)軋卡現(xiàn)象。

(3)鈦管的二次穿孔在實(shí)際中基本沒(méi)有，只能借助二次穿孔在其他合金上的運(yùn)用來(lái)探索，目前也只是在研究階段，沒(méi)有實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用。

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