TC4 線材輥模拉拔工藝研究
TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金是 20 世紀(jì) 20 年代發(fā)展 起來(lái)的一種中等強(qiáng)度 α+β 兩相型鈦合金，該合金憑 借其高強(qiáng)度、 高的比強(qiáng)度和良好的高溫蠕變性能等 優(yōu)異的綜合性能，并具備良好的生物適應(yīng)性、高彈性 回復(fù)力及耐腐蝕性等特性。 鈦合金的組織和性能主要受化學(xué)成分、 變形程 度及熱處理等因素的影響。 一般來(lái)說(shuō)，牌號(hào)一旦確 定，其化學(xué)成分和熱處理制度也就固定，只能通過(guò)提 高變形程度、 細(xì)化晶粒的方式提高其性能。 現(xiàn)行的 固定模熱拉生產(chǎn)中，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸精確，可實(shí) 現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)需要，是當(dāng)前 TC4 鈦合金線 材的主要加工方法。 但固定模拉拔存在滑動(dòng)摩擦系 數(shù)大、易斷線、道次變形量小、拉線速度低等問(wèn)題，難 以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大批量生產(chǎn)。 為此， 本文借鑒純鈦線 材輥模拉拔的成熟技術(shù)，將輥模拉拔技術(shù)引入 TC4 線材生產(chǎn)，結(jié)合 TC4 鈦合金塑性加工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并 調(diào)整優(yōu)化相關(guān)工藝，拉制出了符合要求的 TC4 線材。
1.1 固定模拉拔 固定模拉拔是指線坯涂覆潤(rùn)滑介質(zhì)后， 經(jīng)在線加熱(或不加熱)后通過(guò)不同規(guī)格孔徑系列孔型模具 實(shí)現(xiàn)成形加工生產(chǎn)的方法。 固定模拉拔模具由于孔 型已實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、孔型固定和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)被廣泛用于 TC4 線材的拉拔生產(chǎn)中。 用于制作鈦線材拉拔固定模具的材料有硬質(zhì)合 金、天然金剛石、合成金剛石、聚晶金剛石和陶瓷等， 其中硬質(zhì)合金拉拔模和聚晶金剛石拉拔模的使用很廣泛。鈦線的固定模拉拔過(guò)程中， 線坯和模具孔型壁 存在滑動(dòng)摩擦， 為此需要在線坯表面連續(xù)均勻涂覆 潤(rùn)滑劑以獲得足夠的潤(rùn)滑效果。 在小規(guī)格線材拉拔 過(guò)程中，由于線材規(guī)格小，強(qiáng)度低，潤(rùn)滑介質(zhì)難以涂 覆均勻等問(wèn)題，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)“斷絲”現(xiàn)象。 為 此，通過(guò)改善潤(rùn)滑層涂覆質(zhì)量，提高加熱溫度(不低 于 700℃)，降低走線速度，降低 道次變形量 等工藝 措施在一定程度上可降低“斷絲”風(fēng)險(xiǎn)。 但道次變形量低，其組織和性能往往低于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 此外，道次變形量小，拉拔次數(shù)呈倍數(shù)增加，走線速度低等問(wèn)題導(dǎo)致了生產(chǎn)效率的大幅下降。 因而，從本質(zhì)上講，固定模拉拔僅適用于 TC4 線材的小批量生產(chǎn)應(yīng)用。
1.2 輥模拉拔輥模拉拔不同于固定模拉拔及軋機(jī)軋制， 它是靠施加在金屬上的拉拔力帶動(dòng)輥輪被動(dòng)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬變形的，輥模拉拔所用的輥輪在分布形式上類(lèi)似于四輥軋機(jī)， 實(shí)際上它是軋機(jī)軋制與固定模拉拔的結(jié)合體。 輥模與軋機(jī)的區(qū)別在于其輥輪是被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的。 它省去了復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較軋機(jī)簡(jiǎn)單得多，模架內(nèi)僅配有可調(diào)
式水平、豎直兩組輥輪，加工制造成本大大降低，多機(jī)架組合可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)