歡迎來到鈦匠工作室-寶雞禹盛洋金屬材料有限公司!
一、鈦合金特性
鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、生物相容性好、高溫性能好、無磁性和高韌性等一系列重要特性,廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、核電、醫(yī)療、化工、冶金、電子和兵器等領(lǐng)域。
二、鈦合金加工方法
鈦合金產(chǎn)品主要采用鍛造、軋制、粉末冶金及近年來興起的3D打印等方法制備,鍛造是金屬材料廣泛的一種成形方式,利用塑性變形生產(chǎn)出各種尺寸的產(chǎn)品,能夠通過變形溫度、變形程度及變形速率的控制來改善合金的顯微組織和性能,與其他生產(chǎn)方式相比,鍛造可以生產(chǎn)橫截面積更大的產(chǎn)品,同時(shí)通過合理的加工和嚴(yán)格的工藝控制,產(chǎn)品性能穩(wěn)定性很好。一般來說,鍛鋼的鍛造設(shè)備可以鍛鈦,但鈦合金的變形抗力大,而且鈦合金的變形抗力隨溫度降低急劇變大,因此,在變形程度相同的情況下,鍛造鈦合金比鍛造低合金鋼需要更大噸位的設(shè)備,單位時(shí)間內(nèi)鍛打次數(shù)更高些。
三、鍛造鈦合金的設(shè)備
目前,鈦合金自由鍛造設(shè)備主要有兩大類:鍛錘和液壓機(jī)。在鍛造過程中,一般根據(jù)鈦合金坯料的大小,不同牌號鈦合金的金屬性能,鍛造的成品尺寸、形狀等因素,選擇不同的鍛造設(shè)備。下面通過鍛錘和液壓機(jī)來介紹鈦合金自由鍛造設(shè)備的選擇。
鍛錘
⑴鍛錘的分類。
通常按照驅(qū)動形式將鍛錘分為四類:機(jī)械錘,蒸汽-空氣錘,空氣錘,液壓錘。
機(jī)械錘是由電動機(jī)驅(qū)動,靠機(jī)械傳動提升錘頭的鍛錘。這種錘的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單,投資少。它的缺點(diǎn)就是打擊頻次低,能量利用率低,生產(chǎn)效率低,鍛件精度差。
蒸汽-空氣錘是以蒸汽或壓縮空氣作為工作介質(zhì),通過配汽機(jī)構(gòu)和氣缸驅(qū)動落下部分做上下往復(fù)運(yùn)動的鍛錘,是生產(chǎn)中小型自由鍛件的主要設(shè)備,它的落下部分重量一般為0.5~5t。它的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,造價(jià)低,維修方便。缺點(diǎn)是:能量利用率極低,在1%~2%之間;鍛造精度低,由于是梳形導(dǎo)軌形式,錘頭導(dǎo)向差,打出的鍛件精度低。
空氣錘是中小型鍛造車間使用廣泛的設(shè)備。工作介質(zhì)也是壓縮空氣,但它的壓縮空氣是由設(shè)備本身的傳動機(jī)構(gòu)帶動壓縮活塞,將壓縮空氣傳遞到工作活塞(錘桿)上進(jìn)行動作的。常用的規(guī)格有250kg、400kg、560k、750kg、1000kg和2000kg,現(xiàn)在國內(nèi)大型空氣錘只要有安陽鍛壓生產(chǎn)??諝忮N與其他類型錘相比:投入成本低、無污染,具有使用靈活,操作方便,控制性能可靠等優(yōu)點(diǎn),得到了廣大用戶的認(rèn)可。
液壓錘是以液壓油為工作介質(zhì),利用液壓傳動來帶動錘頭做上下運(yùn)動,完成鍛壓工藝的鍛造設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)是抬錘快,打擊快,打擊頻次高。通電即可工作,節(jié)省了輔助動力設(shè)備投資,安裝方便、占地小,便于車間生產(chǎn)管理。近幾十年來,隨著現(xiàn)代液壓技術(shù)和電控技術(shù)的高速發(fā)展,液壓錘因其高效、節(jié)能、環(huán)保、操作方便、動作靈活可靠等優(yōu)勢,已經(jīng)逐步成為鍛錘中的主力軍。
⑵鍛錘的使用。
目前,考慮到環(huán)保、節(jié)能的要求,鍛造產(chǎn)品的品質(zhì)及尺寸精度的要求,機(jī)械錘和蒸汽-空氣錘在鈦合金的鍛造中已經(jīng)基本被淘汰,主要使用的鍛錘設(shè)備為空氣錘和液壓錘。其中3t錘以的鍛錘主要生產(chǎn)單重較小的鍛件,主要靠人使用手鉗來完成鍛造,利用人工操作的靈活性來鍛造形狀復(fù)雜的環(huán)件、階梯軸件、異形件等。另外大于3t的鍛錘一般都配備有機(jī)械手,可以完成單重較小坯料的鐓拔及一般產(chǎn)品的拔長、滾圓、沖孔、擴(kuò)孔等工序。
對于鍛錘鍛造鈦合金,主要優(yōu)點(diǎn)有鍛造靈活、可以生產(chǎn)各類異形件,鍛件表面良好。缺點(diǎn)主要有鍛造力不足,只能生產(chǎn)一些單重較小的坯料;另外由于擊打頻率過快容易引起坯料心部的溫升,導(dǎo)致鍛件過燒而報(bào)廢。一般情況下,對于組織要求比較高的鈦合金棒材及鍛件不建議采用鍛錘鍛造。
液壓機(jī)
隨著鈦合金在海洋、化工、航空航天領(lǐng)域的快速發(fā)展,鍛件大型化趨勢日益明顯;加之熔煉技術(shù)的快速發(fā)展,目前西部鈦業(yè)和寶鈦均能生產(chǎn)出直徑超過1000mm,單重超過10t的鈦合金鑄錠。因此,鍛錘已不能滿足鈦合金鍛造發(fā)展的需求,使用鍛造力更大的液壓機(jī)鍛造,金屬在靜壓力下變形,其特點(diǎn)是變形速度低,金屬變形熱小,容易獲得均勻組織,適于鍛造各種鍛件。
液壓機(jī)與鍛錘相比主要有以下優(yōu)點(diǎn):動作平穩(wěn)、噪聲較小、自動化程度高、鍛造力更大。
⑴液壓機(jī)的分類。
液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來加工金屬等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝,如鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。它的原理是帕斯卡定律,是利用液體壓強(qiáng)傳動的機(jī)械。
液壓機(jī)按照使用工作介質(zhì)的不同分為水壓機(jī)和油壓機(jī)。液壓機(jī)對工作介質(zhì)的基本要求是:1)有適宜的流動性和低可壓縮性,以提高傳動效率;2)能防銹蝕;3)有好的潤滑性能;4)易于密封;5)抗氧化,性能穩(wěn)定,長期工作而不變質(zhì)。液壓機(jī)Z初用水作為工作介質(zhì),以后改用在水中加入少量乳化油而成的乳化液,以增加潤滑性并減少銹蝕。后來出現(xiàn)了以礦物油為工作介質(zhì)的油壓機(jī)。油有良好的潤滑性、防腐蝕性和適度的粘性,有利于改善液壓機(jī)的性能。目前鈦合金在用的液壓機(jī)大多數(shù)是以油為介質(zhì)的。
液壓機(jī)按照鍛造速度分為普鍛機(jī)和快鍛機(jī)。由于鈦合金的鍛造溫度區(qū)間很窄,加之隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,人們對自由鍛件的尺寸精度和生產(chǎn)效率提出了越來越高的要求,因而對液壓機(jī)的鍛造速度和壓下精度的要求也隨之提高,為了適應(yīng)這種要求,快鍛液壓機(jī)應(yīng)運(yùn)而生??戾憴C(jī)的液壓系統(tǒng)采用具有快速反應(yīng)的電磁閥作先導(dǎo)閥,其切換頻率高達(dá)250次/min,故該閥動態(tài)響應(yīng)快、動作靈敏、啟閉迅速,能滿足壓機(jī)快速性要求。在20世紀(jì)80年代中期,安陽鍛壓作為國內(nèi)專業(yè)的熱鍛設(shè)備生產(chǎn)廠家,率先研制液壓錘和液壓機(jī),生產(chǎn)的液壓機(jī)型號覆蓋800t、1250T、1600t、2000t、2500T,3150T,4000t等型號的快鍛液壓機(jī)和普通鍛壓液壓機(jī),均可跟該廠生產(chǎn)的數(shù)控鍛造操作機(jī)聯(lián)動,大大提升鍛造線能力和節(jié)省人力成本。