隨著工業的發展,工業部門對鈦合金空心型材的需求量增大。這些型材的外形是各式各樣的,但其都具有下列特點:孔的斷面面積與型材的斷面面積相比非常小;翼緣寬度與其厚度的比例很大。
按照擠壓鈦管材所采用的傳統工藝,即用固定于擠壓桿上或者具有獨立驅動裝置的擠壓針來成形內孔的工藝,不可能制造小尺寸孔道的空心型材,其原因是因為細長的擠壓針承受不了高溫、高壓的作用,在擠壓過程中會發生斷裂。所以,目前能減短細擠壓針長度并以此來提高擠壓針剛度的唯一工藝過程,是采用所謂的舌形模或組合模來進行擠壓和焊合。這一工藝過程的示意圖如圖4-55所示。
鈦合金空心型材的擠壓工具應滿足下列要求:能夠瞬時(0.5~3s)承受高壓(約為1000~1300 MPa,即100~130kg/m㎡)和高溫(達1150℃);模具、分流器和擠壓針的工作表面應該具有高的耐磨性;應該保證環繞擠壓針流動的金屬流的可靠平衡,如果不平衡,對擠壓針的強烈溫度影響和承力作用會使擠壓針變形和斷裂。帶有鑲配盒式分流器的工具結構(見圖4-56)可最大限度地滿足上述要求。
模體的外形喇叭口包括相連接的錐形腔和槽形腔。根據選用的型材外形布置圖,即環繞擠壓針流動的金屬流狀態最穩定的布置圖安裝分流器的錐形腔軸線。可相對于擠壓筒和模套軸線錯動,這可防止擠壓針橫向移動。當有必要時,將分流器轉向錐形腔就可以進行調整。
模具、分流器和擠壓針的工作表面應涂敷防熱耐磨涂層。與普通的擠壓模不同,擠壓針和分流器上的防熱涂層可在其旋轉過程中涂敷,這可保證噴涂層有均勻的厚度。空心型材的擠壓工藝與實體斷面薄壁型材擠壓工藝相比,具有的特點是:
(1)可采用更高的擠壓速度,因為擠壓實體斷面型材時的擠壓速度取決于改善其表面質量的條件,而擠壓空心型材時則取決于細擠壓針的壽命。研究結果表明,當擠壓速度由20~40 mm/s提高到202~250mm/s時,型材的表面粗糙度大約上升一個等級,但是卻能穩定地符合4級水平。
(2)不采用滾動坯料的方法或預先涂敷玻璃泥漿的方法來潤滑坯料,這會顯著降低焊縫的質量。只有采用直徑比擠壓筒襯套內徑小2~2.5mm的擠壓墊片的脫皮擠壓時,才能獲得令人滿意的焊縫質量,因為能防止冷的金屬表層落入焊室。
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