浙江TC4钛合金圆管变方管的成型工艺

TC4钛合金圆管变方管的成型工艺

一、所需设备

1. 退火炉（箱式电阻炉或真空退火炉，用于软化处理及去应力）；

2. 带加热装置的液压压力机（吨位根据管材尺寸确定，如50-200T，用于热态成型）；

3. 成型模具（热作模具钢H13材质，方管截面型腔，含上模、下模及导向装置）；

4. 表面清理设备（喷砂设备或酸洗槽，用于去除氧化皮及油污）；

5. 检验设备（游标卡尺、硬度计（HV/HRB）、金相显微镜）。

二、原材料软化处理（退火工艺）

目的：降低硬度、提高塑性，便于后续成型。

工艺参数：

· 退火温度：750±10℃（TC4钛合金α+β区，低于β相变点996℃）；

· 保温时间：1.5-2小时（根据管材壁厚调整，壁厚每增加1mm，保温时间增加0.3小时）；

· 冷却方式：随炉冷却至500℃后空冷（避免快速冷却导致硬度回升）；

· 软化效果：退火后硬度≤30HRC，延伸率≥18%。

三、加工流程及技术参数

1. 原材料检验

· 检查圆管尺寸（外径、壁厚公差±0.2mm）、表面质量（无裂纹、氧化皮、划伤），硬度≤35HRC（未退火态）。

2. 退火软化

· 装炉：将圆管均匀摆放于退火炉工装，避免堆叠；

· 执行上述退火工艺，出炉后检验硬度及塑性（弯曲试验：180°弯曲无裂纹）。

3. 表面清理

· 喷砂：用80-120目白刚玉砂，压力0.3-0.5MPa，去除退火后氧化皮；

· 酸洗：若表面有油污，用10%硝酸+3%氢氟酸水溶液酸洗5-10分钟，清水冲洗后烘干。

4. 热态成型（方管成型）

· 模具预热：将H13模具预热至300-400℃（减少模具与管材温差，避免管材开裂）；

· 坯料加热：将退火后圆管放入加热炉，升温至850±20℃（热成型温度，高于退火温度以进一步提高塑性），保温30-40分钟（确保温度均匀）；

· 压制成型：将热态圆管放入下模型腔，启动液压机，以5-10mm/s速度下行压制，保压30-60秒（根据方管边长调整压力，如边长50mm、壁厚3mm的方管，成型压力约80-120T）；

· 脱模冷却：卸压后取出方管，空冷至室温，检查外形尺寸（边长公差±0.3mm，对角线差≤0.5mm）。

5. 整形

· 对成型后尺寸超差的方管，采用冷态局部整形（液压机小吨位压制，压力20-30T），确保方管平面度≤0.5mm/m。

6. 去应力退火

· 目的：消除成型应力，稳定尺寸；

· 工艺参数：温度550±10℃，保温2小时，空冷；

· 效果：残余应力≤150MPa，硬度回升≤3HRC。

7. 最终检验

· 尺寸：方管边长、壁厚、对角线差；

· 力学性能：硬度≤32HRC，拉伸强度≥895MPa（符合GB/T 2965-2007标准）；

· 表面质量：无裂纹、褶皱、鼓包。

关键技术要点

· 成型温度需控制在800-900℃（β相变点以下），避免晶粒粗大；

· 模具型腔表面需抛光（Ra≤1.6μm），减少成型阻力及表面划伤；

· 热成型时采用氩气保护（可选），防止高温氧化导致表面脆化。