[发明专利]一种大口径无缝钛合金筒体的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属精密塑性成形技术领域，尤其是涉及一种大口径无缝钛合金筒体的制造方法。

背景技术

我国目前采用的传统挤压(或斜轧穿孔)轧制工艺只能生产Φ114mm以下的钛合金无缝管材。采用反挤压法只试验过Φ210mm钛合金管坯，且壁厚均匀性差、长度短、不能满足使用要求。口径在200～400mm筒体采用棒材、机加工为厚壁筒坯和热旋压方式制造；口径大于400mm的无缝钛合金薄壁筒体制造主要采取铸锭、开坯锻造、修磨、反复墩拔为棒材、下料、冲孔、锻为环件、机加工、热处理、轧环、机加工、热旋压至成品薄壁筒体的生产方式制造。综上，现行大口径薄壁钛合金筒体存在制备工艺复杂、流程长、材料利用利率极低等缺点，不能满足各工业领域对钛合金筒体的使用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大口径无缝钛合金筒体的制造方法，其生产工艺流程短、成材率高、成本低、材料利用率高且实现方便，能有效解决传统大口径钛合金筒体制造工艺所存在的工艺复杂、成本高、成材率极低等诸多缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大口径无缝钛合金筒体的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、铸造：采用真空熔炼炉且通过真空熔炼方法将钛合金原料铸造成大口径钛合金筒坯，所述大口径钛合金筒坯为外径Φ为100～2000mm，壁厚δ为5～40mm，长度L为150～1000mm的直线形筒坯；且进行真空熔炼时，采用钛合金铸锭或钛合金锻棒作电极，熔铸真空度为6.7～0.67Pa；

步骤二、热等静压：采用热等静压设备在惰性保护气氛中对所述大口径钛合金筒坯进行热等静压；且进行热等静压时，温度为600～1000℃，所加压力为100～200MPa；

步骤三、机加：采用机械加工设备在经热等静压后的大口径钛合金筒坯头部加工旋压用的倒角，并获得旋压筒坯；

步骤四、旋压：旋压：采用旋压设备对经机加后的旋压筒坯进行总变形率不低于60％的多道次强力热旋压，获得大口径无缝钛合金薄壁筒体；且进行多道次热旋压时，加热温度随热旋压道次增加而逐渐降低，初道次旋压温度为550～900℃，中间道次旋压温度为400～700℃，终道次旋压温度为200～600℃；

步骤五、后续处理：按照常规工艺对步骤四中经旋压后制得的大口径无缝钛合金薄壁筒体进行热处理且对其进行表面清理后，便获得大口径无缝钛合金薄壁筒体成品。

上述步骤一中所述的真空熔炼炉为真空自耗电弧凝壳炉，且进行真空熔炼时采用钛合金铸锭或钛合金锻棒作自耗电极。

上述步骤三中所述采用机械加工设备在经热等静压后的大口径钛合金筒坯头部加工旋压用的倒角之前，先对步骤二中所述大口径钛合金筒坯的内外表面进行机加工以去除表面缺陷。

上述步骤三中所述去除表面缺陷时，采用手工氩弧焊对所述大口径钛合金筒坯内外表面上裸露的气孔和砂眼进行修整。

上述步骤四中所述的进行多道次强力热旋压时，道次减薄率为10～30％，累计减薄率为60～85％。

上述步骤四中所述旋压设备为卧式强力旋压机或立式三旋轮强力旋压机；且在卧式强力旋压机进行旋压时，采用双轮反旋或正旋方式进行旋压。

所述旋压设备的旋压轮为台阶式旋轮或双锥面旋轮。

上述步骤四中所述的采用旋压设备将经机加后的旋压筒坯经总变形率不低于60％的多道次强力热旋压时，所用的润滑剂为二硫化钼、FR2涂料或石墨乳。

上述步骤五中所述的对经旋压后制得的大口径无缝钛合金薄壁筒体进行热处理时，采用电加热炉中且在400～800℃温度条件下进行空冷热处理，热处理时间为20～90分钟。

上述步骤五中所述的进行表面清理时，先对经热处理后的大口径无缝钛合金薄壁筒体的内外表面分别进行喷砂或抛光，再对经喷砂或抛光的大口径无缝钛合金薄壁筒体进行酸洗和水漂洗。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、制造方法简单、工艺稳定可行，具有灵活的铸造形式，可浇铸出尺寸范围大、符合技术要求的各种钛合金铸造筒体，本发明解决了采用传统的挤压、斜轧穿孔制备管坯方法难以制备大口径钛合金筒体、工艺复杂、成本高的技术问题，也消除了传统的锻造-轧环法制造大口径钛合金筒体时制备工艺复杂、成材率极低、成本高等诸多缺陷。

2、真空铸造筒坯采用热等静压工序能够消除铸造工艺不可避免出现的内部气孔等缺陷问题，方法简单、易行。