宝鸡钛管生产厂家谈钛合金管的分类与加工工艺

发布时间：2023-08-22 16:48:32 浏览次数：

1、钛合金管材

钛合金管材是钛合金半成品中的一个重要品种，已形成批量生产能力的钛管材中90%以上是纯钛管，其余是TA18(Ti3Al2.5V)钛合金管，分为无缝管和有缝管。冷塑性加工是制备无缝管材的主要工业化生产工艺，按加工方法又分为轧制管、挤压管、拉拔管以及上述加工方法组合生产的管材等；有缝管包括焊接管和焊接—轧制管。

钛属稀有金属，价格高昂，工业中使用最多的还是薄壁的钛及钛合金无缝管，在承压以及重要管道上应用，生产工艺过程包括管坯制备、冷变形(轧制、挤压、拉拔)、热处理、精整及检验等五部分。与无缝管相比，焊接管壁厚均匀，长度不受限制，生产连续化、周期短，成本低，有很大的竞争优势，可大量应用。但焊接管受组织均匀性的影响，在安全性、可靠性要求较高的领域仍受限制。钛合金管材的加工工序最多，加工难度也更大。

材广泛应用于飞机的管路系统，如液压管路、燃油管路、引气管路等，是飞机的生命线，被誉为飞机的“血管”。钛合金管材可用于运动器材领域，国际上广泛采用Ti3Al2.5V合金管制造赛车和山地车等车架材料。同时，钛具有极为突出的耐工业腐蚀气氛及海水腐蚀的性能，还广泛应用在能源、电力、石油、化工、海洋勘探、海水淡化、医药、纺织造纸等民用工业。

2、钛合金管材加工工艺

钛合金管材制备的基本塑形变形有4种：锻造、轧制、挤压和拉拔。在这4种基本方法中，锻造能调整组织，是大多数钛材必须首先使用的方法。其余的33种方法中，使用最多的是轧制，即大部分管材是靠轧制方式加工成材的。

钛合金管材制备比较复杂，它的加工工艺路线最多。

不同的管材生产方法实质上是不同的管坯制备方法和不同的成品管材生产方法的组合。因此，评述生产方法的优劣，就应该讨论管坯制备方法和成品管生产方法的优劣。

钛合金管坯制备方法主要有挤压、斜轧穿孔、钻孔镗孔、粉末冶金、板(带)材焊接。

这几种方法的优缺点见表1

表1 钛合金管坯制备方法比较方法

制备方法	优点	缺点	适用范围
挤压	(1)具有三向压缩应力状态，有利于塑性差的钛合金变形； (2)变形量大，能破碎晶粒，可提供塑性良好、壁厚较薄的管坯； (3)灵活性大，适合规格多、量少的特点； (4)润滑良好和模具优良的条件下，尺寸精度高； (5)便于异型管材和复合管材的生产； (6)能生产较长的管材	(1)金属和模具损耗较大 (2)润滑要求严格，如润滑不好，则无法得到好的产品； (3)设备复杂，投资较大； (4)内表面质量比较难保证； (5)对单一品种而批量大的产品，生产率比斜轧穿孔低	钛合金管坯生产
斜轧穿孔	(1)对规格少、批量大的产品，生产率较高； (2)金属和模具的损耗小； (3)能得到比较好的表面质量； (4)对润滑条件要求较低； (5)设备简单，投资少	(1)产品单一，灵活性较差； (2)变形量受到限制，不能得到壁薄的管坯，增加了机加工量； (3)制得的管坯比较短	适合于定形规格批量大的钛合金管坯生产
钻孔镗孔	(1)内表面质量较好； (2)设备工艺简单，投资小； (3)不受材质塑性影响	损耗大	适合生产塑性差的钛合金管坯
焊管	(1)壁厚均匀，内表面质最好； (2)生产率高，成本低； (3)能生产大直径的管材，弥补挤压机能力的不足； (4)设备简单，投资少	(1)灵活性差，不宜生产规格多而批量少的产品； (2)焊缝往往是薄弱环节； (3)焊缝清理困难	一般用于生产批量钛管

成品管材的生产方法主要有轧制、挤压和拉拔。它们或单独或组合起来，将管坯制成所要求的管材。这几种方法的优缺点见表2。

表2 成品管主要生产方法比较

制备方法	优点	缺点
轧制	(1)应力状态有利于金属塑性变形，能生产强度高、塑性低的金属管材； (2)道次变形量及壁厚减薄量较大，减少了中间辅助工序，生产周期短； (3)润滑方法较拉拔简单； (4)尺寸精确，表面质量好	(1)设备复杂，投资大； (2)对工具的要求比较严格，要有专用设备或专用胎具才能制造； (3)更换工具比拉拔复杂
挤压	(1)具有比轧制更为强烈的三向应力状态，能加工变形难、塑性低的钛合金； (2)能生产截面复杂的管材，产品范围广； (3)生产灵活，工艺简单，设备投资少； (4)尺寸精确，表面质量好	(1)周期性生产，生产率比轧制低； (2)废料损失大，成品率低； (3)工具消耗大，制品性能不均匀
拉拔	(1)尺寸精确，表面光滑； (2)灵活性大，更换模具方便； (3)设备、工具比轧制的简单，投资少，制造容易； (4)适合异型管生产	(1)生产塑性低、强度高的金属管材比较困难； (2)道次变形量小，拉拔道次多，生产周期较长； (3)中间辅助工序多； (4)金属消耗比轧制的大； (5)润滑剂的要求比较严格

钛合金管材经冷塑性加工后，其力学性能、物理性能和化学性能几乎都发生了变化，强度和硬度提高，而塑性和韧性下降，为了使经冷塑性变形加工的钛合金管材恢复到冷塑性变形以前的状态，需要将管材加热进行退火。钛合金管材在塑性加工工序中要穿插中间退火和成品退火。中间退火温度应选择高于再结晶温度，以防止晶粒长大。通过形核和长大，形成无应变的新晶粒组织，由塑性变形导致的各种性能改变都消失，性能恢复到冷变形前的原来水平，使不同的道次冷变形得以顺利进行。成品退火主要选在回复温度，即去应力退火温度，目的是在基本上保持加工硬化状态的条件下降低其内应力，以避免变形或开裂并改善工件的耐蚀性。

长期的实践表明，钛管坯的制备方法主要是斜轧穿孔热轧法、挤压法及钛带材焊接法，对工艺难度比较大的管材，也有采用钛锭钻孔镗孔的情况。成品钛管主要采用冷轧法、拉伸法和焊接法。由管坯制取成品管的工艺方法虽然仅有轧制和拉拔2种工艺适用，但它们的工艺方法又构成4种略有差异的工艺途径，和从钛锭加工成3种管坯的工艺相联系，钛管加工工艺按排列组合就可以构成12种有差别的加工工艺路线艺路线。它表明钛管加工工艺路线的多样性和复杂性，几乎运用了各种塑性加工手段，或者将各种工艺重复使用，或反复使用，或多次组合，制造出优质钛管材。

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