[发明专利]一种异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺

说明书

本发明涉及一种异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，属于金属材料加工领域。按质量百分比计，钛合金的成分中，各元素含量范围为，Al：2～4、V：8～11、Cr：4～8、Mo：4～8、Zr：3.5～6，Ti为余量。采用异型截面钛合金丝材绕制弹簧，绕制弹簧的异型截面钛合金丝材采用铸锭锻压开坯、精锻、热拉拔和冷旋锻工艺制备，丝材的截面可以是正方形、长方形、正六边形、正八边形。与钢弹簧相比，钛合金弹簧具有良好的抗腐蚀和抗疲劳性能，在海洋和其他腐蚀环境下使用时性能稳定、寿命明显提高。此外，钛合金密度较小，约是钢的60％，因此使用钛合金弹簧代替钢弹簧还可以起到减重的作用。

技术领域

本发明涉及一种异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，属于金属材料加工领域。

背景技术

弹簧是一种利用弹性功能实现反复动作的储能元件，在载荷作用下产生位移时弹簧发生弹性变形，载荷去掉后弹簧又恢复到初始形状，借助这一动作特性，可以将弹簧安装在各类设备中，实现缓冲、复位、测量、和控制机械的运动等功能。因此，弹簧元件在机械制造、电子、五金、汽车等行业得到了广泛应用。根据用途不同，弹簧的种类复杂多样，可以加工成螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧等。弹簧通常使用的金属材料为各种牌号的钢，常用的有碳素弹簧钢、合金弹簧钢、不锈弹簧钢等。

目前，海洋、航空运输业发展迅速，在船舶、飞机制造过程中使用的弹簧主要是钢弹簧，钢弹簧的缺点是耐腐蚀性差，在海洋环境下容易受到腐蚀，导致使用寿命大幅降低。与钢相比，钛合金具有良好的耐蚀性，特别是抗盐雾腐蚀能力强，可以在海洋环境下长时期使用，性能稳定可靠。另外，钛合金密度小，约为钢的60％，在飞机上采用钛合金弹簧代替钢弹簧有利于飞机减重。考虑到与钢相比钛合金弹性模量偏低，而弹性模量的高低直接会影响到弹簧输出的工作负荷，当钛合金弹簧与钢弹簧尺寸相同时，由于钛合金弹性模量低，在位移量相同情况下，钛合金弹簧输出的工作负荷小于钢弹簧。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，利用钛合金耐蚀性强、密度小的特点，同时考虑到与钢相比，钛合金模量低，与钢弹簧外形尺寸相同时输出的工作负荷时偏低，采用异型截面钛合金丝材绕制弹簧，使钛合金弹簧输出的工作负荷得到大幅提升。

本发明的技术方案是：

一种异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，异型截面钛合金丝材通过锻压开坯、精锻、热拉拔、冷旋锻工艺制备，具体过程如下：

(1)对钛合金铸锭做1150℃～1220℃，保温2～5小时处理后，通过锻压开坯工艺将合金铸锭锻压成棒坯；

(2)对钛合金棒坯做1000℃～1050℃，保温1.5～3小时处理后，通过精锻工艺制备钛合金锻棒；

(3)对钛合金锻棒做830℃～860℃，保温0.5～1.0小时处理后，通过热拉拔工艺制备棒材；

(4)通过多道次冷旋锻变形工艺将棒材制备成异型截面钛合金丝材；

(5)采用异型截面钛合金丝材绕制弹簧。

所述的异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，按质量百分比计，钛合金的成分中，各元素含量为，Al：2～4、V：8～11、Cr：4～8、Mo：4～8、Zr：3.5～6，Ti为余量。

所述的异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，异型截面钛合金丝材的截面形状为正方形、长方形、正六边形或正八边形。

所述的异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，步骤(1)中，对铸锭进行锻造，锻压开坯的变形量为80％～90％。

所述的异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，步骤(2)中，棒坯经过精锻后变形量在76％～88％。

所述的异型截面钛合金丝材弹簧加工工艺，步骤(3)中，热拉拔时道次变形量在11％～15％之间。