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一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法

阅读：340发布：2021-03-03

IPRDB可以提供一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法，其壁厚均匀、组织均匀且无裂纹。一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法，包括如下步骤：A、锻造制得钛合金棒材；B、在步骤A制得的钛合金棒材中开孔制得钛合金无缝管坯；其中，步骤B中，通过电火花在所述钛合金棒上穿孔形成沿轴向贯通所述钛合金棒材的穿丝孔，在所述穿丝孔中穿入通电的电极丝，沿设定路径移动电极丝或转动钛合金棒材使二者相对运动而在钛合金棒材中切割出一个圆柱体，切割后的钛合金棒材即形成空心管状的钛合金无缝管坯，所述设定路径为圆心位于钛合金棒材轴心线上的圆且该圆所处平面与钛合金棒材的轴心线相互垂直。，下面是一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：A、锻造制得钛合金棒材；

B、在步骤A制得的钛合金棒材中开孔制得钛合金无缝管坯；

其中，步骤B中，通过电火花在所述钛合金棒上穿孔形成沿轴向贯通所述钛合金棒材的穿丝孔，在所述穿丝孔中穿入通电的电极丝，沿设定路径移动电极丝或转动钛合金棒材使二者相对运动而在钛合金棒材中切割出一个圆柱体，切割后的钛合金棒材即形成空心管状的钛合金无缝管坯，所述设定路径为圆心位于钛合金棒材轴心线上的圆且该圆所处平面与钛合金棒材的轴心线相互垂直。

2.根据权利要求1所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，步骤B中，所述钛合金无缝管坯的外径与厚度之比小于5。

3.根据权利要求1所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，步骤B中，在钛合金棒材的端面上选取一点作为穿孔位置，所述穿孔位置偏离钛合金棒材轴心线一段距离；在所述穿孔位置通过电火花穿孔。

4.根据权利要求1所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，步骤A中，钛合金锭在β相区开坯锻造后，在α+β相区十字墩拔锻造制得所述钛合金棒材。

5.根据权利要求4所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，步骤A中，所述钛合金锭由超零级海绵钛和铝钒合金在多次熔炼后制得。

6.根据权利要求4所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，步骤A中，所述钛合金锭在α+β相区十字墩拔锻造后，进行AA级超声波探伤，合格后作为所述钛合金棒材。

7.根据权利要求1所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，所述钛合金无缝管坯用作制造收缩应变比为1.3-3.5的抗拉强度＞862MPa的无缝钛合金管的管坯。

8.根据权利要求1或7所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，所述钛合金管坯用作制造航空液管路系统用钛合金管的管坯。

9.根据权利要求1所述的钛合金无缝管坯的制造方法，其特征在于，所述钛合金管坯的外径大于35mm。

说明书全文

一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于钛合金无缝管坯制造领域，特别涉及一种用作冷轧管坯的抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法。

背景技术

[0002] 钛合金无缝管坯通过冷轧制造的钛合金管（如TA18钛合金管、TC4钛合金管）被广泛用作航空管材以及医用管材，在航空和医疗领域有较大应用需求。现有技术中，针对冷轧用的钛合金无缝管坯的减壁主要有挤压成型和斜轧穿孔两种方法。其中，挤压成型的方法属于热加工方法，加工出的管坯头、中、尾三段的组织结构不一样，即管坯组织不均匀；而斜轧穿孔加工出的管坯存在拉应力裂纹等缺陷，而且会产生偏壁现象，上述的热加工方法也存在相似缺陷。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法，其壁厚均匀、组织均匀且无裂纹。

[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法，包括如下步骤：
A、锻造制得钛合金棒材；
B、在步骤A制得的钛合金棒材中开孔制得钛合金无缝管坯；
其中，步骤B中，通过电火花在所述钛合金棒上穿孔形成沿轴向贯通所述钛合金棒材的穿丝孔，在所述穿丝孔中穿入通电的电极丝，沿设定路径移动电极丝或转动钛合金棒材使二者相对运动而在钛合金棒材中切割出一个圆柱体，切割后的钛合金棒材即形成空心管状的钛合金无缝管坯，所述设定路径为圆心位于钛合金棒材轴心线上的圆且该圆所处平面与钛合金棒材的轴心线相互垂直。

[0005] 在一些实施例中，步骤B中，所述钛合金无缝管坯的外径与厚度之比小于5。

[0006] 在一些实施例中，步骤B中，在钛合金棒材的端面上选取一点作为穿孔位置，所述穿孔位置偏离钛合金棒材轴心线一段距离；在所述穿孔位置通过电火花穿孔。

[0007] 在一些实施例中，步骤A中，钛合金锭在β相区开坯锻造后，在α+β相区十字墩拔锻造制得所述钛合金棒材。

[0008] 在一些实施例中，步骤A中，所述钛合金锭由超零级海绵钛和铝钒合金在多次熔炼后制得。

[0009] 在一些实施例中，步骤A中，所述钛合金锭在α+β相区十字墩拔锻造后，进行AA级超声波探伤，合格后作为所述钛合金棒材。

[0010] 在一些实施例中，所述钛合金无缝管坯用作制造收缩应变比为1.3-3.5的抗拉强度＞862MPa的无缝钛合金管的管坯。

[0011] 在一些实施例中，所述钛合金管坯用作制造航空液管路系统用钛合金管的管坯。

[0012] 在一些实施例中，所述钛合金管坯的外径大于35mm。

[0013] 本发明采用上述技术方案，相比现有技术具有如下优点：采用锻造棒材，而且通过穿入电极丝在锻造棒材中开孔的方法来制造钛合金无缝管坯，制得的钛合金管坯壁厚均匀、组织均匀且无裂纹；可用作航空液管路系统用钛合金管的冷轧管坯，由该钛合金管坯冷轧制得的钛合金管满足航空液压管路系统的使用要求。

附图说明

[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将实施例的所包含技术描述中需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的变形附图都在本发明的保护范围之内。

[0015] 附图1为根据本发明的一种钛合金无缝管坯的制造方法的流程图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。

[0017] 本实施例提供一种抗拉强度>400MPa的钛合金无缝管坯的制造方法，该制造方法由锻造钛合金棒材和在棒材中开孔两个步骤组成，制得的钛合金无缝管坯适合用作冷轧管坯，即，该钛合金无缝管坯经冷轧后制得可用于航空液压管路系统或医疗管路系统用的钛合金管材，其具有壁厚均匀、组织均匀以及无裂纹的优点。

[0018] 参照附图1所示，该制造方法具体通过如下流程实现：S1、将超零级海绵钛和铝钒合金多次熔炼制成钛合金锭；
S2、将钛合金锭锻造制成钛合金棒材；
S3、在钛合金棒材中心位置通过电加工开孔切割出一个圆柱体后形成钛合金管坯。

[0019] 步骤S1中，具体经过三次熔炼。

[0020] 步骤S2具体包括：先将步骤S1制得的钛合金锭在β相区开坯锻造，然后在α+β相区进行十字墩拔锻造制得锻造棒料，对其进行AA级超声波探伤，探伤合格后执行步骤S3。其中，在α+β相区进行十字墩拔锻造，形成细小的等轴组织，制得的钛合金棒材组织均匀。十字墩拔锻造具体是指采用十字轴锻件对钛合金锭镦粗之后再拔长的锻造工艺，利于形成细小的等轴组织。

[0021] 步骤S3具体包括：S31、在钛合金棒材的端面上选取一点作为穿孔位置，该穿孔位置优选偏离钛合金棒材轴心线一段距离；
S32、在该穿孔位置通过电火花穿孔，形成沿钛合金棒材的轴向贯通钛合金棒材的穿丝孔；
S33、在该穿丝孔中穿入电极丝，该电极丝与电源相连以通电，电源可以为脉冲电源；
S34、沿设定路径移动电极丝或转动钛合金棒材使二者相对运动而在钛合金棒材中切割出一个圆柱体，切割后的钛合金棒材即形成空心管状的钛合金无缝管坯，所述设定路径为圆心位于钛合金棒材轴心线上的圆且该圆所处平面与钛合金棒材的轴心线相互垂直，被切割出的圆柱体与钛合金无缝管坯共轴。例如，保持钛合金棒材固定不动而使电极丝绕钛合金棒材轴心线作圆周运动，或保持电极丝固定不动而使钛合金棒材绕其轴心线转动。基本原理是利用连续移动的细金属丝作电极丝，对钛合金棒材进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。本实施例中，优选为电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s。切割后形成的钛合金无缝管坯内部规则，偏差较小，可减小或消除偏壁现象；而被切除的圆柱可作为用于其它用途的钛合金棒，减少浪费，节约成本。

[0022] 还需要说明的是，步骤S31中选定的穿孔位置与钛合金棒材外圆周面的距离小于外合金棒材直径的五分之一，从而使得步骤S34中切割形成的钛合金无缝管坯的径厚比（外径：厚度）小于5。钛合金管坯的外径大于35mm。具体为35-70mm。

[0023] 该实施例还提供一种钛合金管的制造方法，该制造方法包括上述步骤S1、S2、S31-S34，还包括步骤S5：将步骤S34制得的钛合金无缝管坯冷轧成形为钛合金管。由该钛合金无缝管坯可制造CSR（收缩应变比）在1.3-3.5之间的抗拉强度＞862MPa的无缝钛合金管。该钛合金管坯用于冷轧制造TA18钛合金管或TC4钛合金管。

[0024] 按照《AMS4946 TA18钛合金无缝管标准》对由上述方法制造的φ70mm的TA18钛合金无缝管坯的力学性能进行了测试，测试结果见表1。

[0025]表1 钛合金无缝管坯力学性能
从上表中可以看出，采用本发明的制造方法制得的钛合金无缝管坯满足AMS4946中规定的标准，尤其是延伸率远高于标准中的规定数值，在同等强度下，延伸率是衡量钛合金管坯的关键数据。

[0026] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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