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)