本發(fā)明屬于鈦合金加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材的制備方法。

背景技術(shù)：

TC16合金具有退火狀態(tài)強(qiáng)度中等、塑性好、淬透性好、可熱處理強(qiáng)化等特點(diǎn)，可用連續(xù)冷鐓工藝制造螺栓、鉚釘?shù)染o固件，經(jīng)過(guò)熱處理強(qiáng)化可獲得較高的強(qiáng)度及良好塑性。

TC16合金盤(pán)圓絲材傳統(tǒng)制備方法是通過(guò)熱軋制、熱拉拔方式成型，然后熱處理獲得需要的組織、性能。傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)是加工生產(chǎn)效率低、組織、性能穩(wěn)定性差、表面質(zhì)量差、成品率低。傳統(tǒng)工藝制備的絲材在連續(xù)、高速鐓制過(guò)程中易出現(xiàn)局部開(kāi)裂，不同支及批次間絲材的工藝性能一致性差的問(wèn)題，嚴(yán)重影響緊固件制備的質(zhì)量和效率。

因此，采用傳統(tǒng)工藝方法實(shí)現(xiàn)冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材的高效、穩(wěn)定、批量化生產(chǎn)和良好應(yīng)用存在極大難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材的制備方法，解決了目前冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材生產(chǎn)效率低、組織性能一致性和穩(wěn)定性差，緊固件冷鐓過(guò)程的工藝性能差的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，坯料加工：

選取縱、橫向組織均勻的TC16鈦合金精鍛坯，置于箱式電阻爐中，在相變點(diǎn)以上加熱，采用1火次多道次軋制為拉拔坯；

步驟2，冷連軋坯料制備：

將步驟1得到的拉拔坯在相變點(diǎn)以下加熱，多道次拉拔后，退火，扒皮獲得冷連軋絲坯；

步驟3，冷連軋及輥模拉拔：

對(duì)經(jīng)步驟2制備的冷連軋絲坯通過(guò)特殊孔型冷連軋，獲得異形絲，通過(guò)二聯(lián)式輥模冷拉拔將異形絲拉至所需規(guī)格圓形截面的絲材；

步驟4，熱處理及表面處理：

對(duì)步驟3制備的絲材進(jìn)行熱處理、表面處理使得表面光亮，即得到TC16合金盤(pán)圓絲材。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中加熱溫度為相變點(diǎn)以上50℃～100℃。

步驟1中軋制道次為8～16道次，每道次變形量為10％～25％，軋制1火次累積變形量為87％～97％。

步驟2中加熱溫度為相變點(diǎn)以下50℃～90℃。

步驟2中熱拉拔道次為2～4道次，每道次變形量為3％～20％，累積變形量為6％～27％。

步驟3中特殊孔型為12邊孔型，軋制后獲得橫截面形狀為12邊形的異形絲。

步驟3中輥模冷拉拔道次變形量為3％～15％。

步驟3中冷連軋絲坯至拉制成圓絲累積變形量為20％～78％。

步驟4中熱處理具體為：在720℃～780℃加熱，保溫時(shí)間為1h～3h，爐冷至550℃后空冷。

本發(fā)明的有益效果是，一種冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材的制備方法，通過(guò)軋制加熱溫度以及變形量，連續(xù)冷軋變形量和熱處理制度控制絲材的組織和性能，通過(guò)冷連軋孔型、輥模拉拔道次變形量控制料型及尺寸精度。采用本發(fā)明制備的TC16絲材，經(jīng)熱處理后絲材性能穩(wěn)定，滿(mǎn)足相應(yīng)緊固件用材料標(biāo)準(zhǔn)要求，橫縱向組織細(xì)小、均勻，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)圖譜中較高組織級(jí)別。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中TC16合金冷連軋加工過(guò)程示意圖；

圖2是冷連軋后TC16合金絲材料型橫截面圖；

圖3是本發(fā)明制備的TC16合金絲材橫向、縱向高倍組織；

圖4是本發(fā)明制備的TC16合金絲材退火態(tài)室溫力學(xué)性能；

圖5是本發(fā)明制備的TC16合金絲材固溶時(shí)效態(tài)室溫力學(xué)性能。

圖中，1.冷連軋坯，2.平軋輥，3.立軋輥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種冷鐓用TC16合金盤(pán)圓絲材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，坯料加工：

將縱、橫向組織均勻的TC16鈦合金鍛坯，置于電阻爐中，在相變點(diǎn)以上50℃～100℃加熱，保溫時(shí)間60min～150min，而后采用1火多個(gè)道次軋制獲得一定組織狀態(tài)的中間坯；軋制道次為8～16道次，每道次變形量為10％～25％，1火次累積變形量87％～97％。

步驟2，冷連軋坯料制備：

對(duì)步驟1得到的中間坯加熱拉拔后進(jìn)行退火，然后用無(wú)心車(chē)扒皮獲得加工性能及表面狀態(tài)良好的冷連軋坯；

熱拉拔加熱溫度在相變點(diǎn)以下50℃～90℃，拉拔2～4道次，每道次變形量為3％～20％。熱拉拔累積變形量為6％～27％。

步驟3，冷連軋及輥模規(guī)圓：

對(duì)步驟2獲得的冷連軋坯，采用冷連軋機(jī)，孔型為特殊設(shè)計(jì)的12邊形的軋輥進(jìn)行一定變形量的冷連軋，獲得橫截面形狀為12邊形的異形絲，而后采用二聯(lián)式輥模拉拔至圓截面絲材。

冷連軋過(guò)程如圖1所示，平立交替安裝軋輥，將冷連軋坯1依次連續(xù)經(jīng)過(guò)平軋輥2、立軋輥3，使冷連軋坯1由較大規(guī)格軋制至較小規(guī)格。平軋輥2、立軋輥3的數(shù)量按照冷連軋最終規(guī)格進(jìn)行設(shè)置。獲得的異形絲橫截面，如圖2所示。

冷連軋各道次變形量控制在5％～15％，冷連軋過(guò)程采用12邊形孔型控制連軋過(guò)程物料的穩(wěn)定性，用二聯(lián)式輥模將12邊形異形絲拉成圓絲，輥模拉拔道次變形量控制在3％～15％。冷軋坯料至拉成圓絲累積變形量為20％～78％。

步驟4，熱處理及表面處理：

對(duì)步驟3獲得的絲材進(jìn)行熱處理、表面處理獲得表面光亮，組織性能一致并批次穩(wěn)定性好的TC16合金盤(pán)圓絲材。熱處理制度具體為：720℃～780℃加熱，保溫時(shí)間為1h～3h，爐冷至550℃后空冷。

實(shí)施例1

步驟1，采用橫、縱向組織均勻的Φ47.5mm規(guī)格TC16鈦合金精鍛棒，置于箱式電阻爐中，在相變點(diǎn)以上80℃～100℃加熱，爐內(nèi)保溫時(shí)間為120min～150min，軋制道次為14～16道次，每道次變形量為15％～25％，軋制至Φ9.3mm規(guī)格的盤(pán)卷拉拔坯。

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的盤(pán)圓坯料在管式爐通過(guò)式加熱，加熱溫度在相變點(diǎn)以下80℃～90℃，采用2道次熱拉拔至Φ9.0mm。拉拔后采用720℃～780℃退火，爐冷至550℃后空冷，退火后使用無(wú)心車(chē)扒皮至Φ8.0mm。

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的Φ8.0mm坯料進(jìn)行冷連軋，按照道次變形量10％～15％進(jìn)行配模，軋制成截面為12邊形的異形絲，其等效截面圓面積為Φ4.86mm，采用二聯(lián)式輥模3道次拉拔至Φ4.2mm。

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的絲材在720℃～740℃范圍內(nèi)熱處理，爐冷至550℃后空冷。熱處理后用模式扒皮，機(jī)械拋光獲得Φ4.0mm光亮表面TC16合金盤(pán)圓絲材，絲材圓度≤0.02mm，表面粗糙度Ra≤1.2μm。

實(shí)施例2

步驟1，采用橫、縱向組織均勻的Φ30mm TC16鈦合金精鍛棒，置于箱式電阻爐中在相變點(diǎn)以上50℃～65℃加熱，爐內(nèi)保溫時(shí)間為60min～90min，軋制道次為8～12道次，每道次變形量為10％～25％，軋制至Φ10.5mm的盤(pán)卷拉拔坯。

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的盤(pán)卷在管式爐中通過(guò)式加熱，加熱溫度在相變點(diǎn)以下70℃～80℃，采用4道次熱拉拔，拉拔至Φ9.0mm，拉拔后采用720℃～780℃退火，爐冷至550℃后空冷，退火后使用無(wú)心車(chē)扒皮至Φ8.0mm。

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的Φ8.0mm坯料進(jìn)行冷連軋，按照道次變形量8％～11％進(jìn)行配模，軋制成截面為12邊形的異形絲，其等效截面圓面積為Φ5.43mm，采用二聯(lián)式輥模1道次拉拔至Φ5.2mm。

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的絲材在740℃～760℃范圍內(nèi)熱處理，爐冷至550℃后空冷。熱處理后用扒皮模扒皮，機(jī)械拋光獲得Φ5.0mm光亮表面TC16合金盤(pán)圓絲材。絲材圓度≤0.02mm，表面粗糙度Ra≤1.2μm。

實(shí)施例3

步驟1，采用橫、縱向組織均勻的Φ40mm TC16鈦合金精鍛棒，置于箱式電阻爐中在相變點(diǎn)以上65℃～80℃加熱，爐內(nèi)保溫時(shí)間為90min～120min，軋制道次為12～14道次，每道次變形量為10％～25％，軋制至Φ11mm的盤(pán)卷拉拔坯。

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的盤(pán)卷在管式爐中通過(guò)式加熱，加熱溫度在相變點(diǎn)以下50℃～70℃，采用3道次熱拉拔，拉拔至Φ10mm，拉拔后采用720℃～780℃退火，爐冷至550℃后空冷，退火后使用無(wú)心車(chē)扒皮至Φ8.9mm。

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的Φ8.9mm坯料進(jìn)行冷連軋，按照道次變形量5％～10％進(jìn)行配模，軋制成截面為12邊形的異形絲，其等效截面圓面積為Φ4.53mm，采用二聯(lián)式輥模拉拔2道次至Φ4.2mm。

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的絲材在760℃～780℃范圍內(nèi)熱處理，爐冷至550℃后空冷。熱處理后用扒皮模扒皮，機(jī)械拋光獲得Φ4.0mm光亮表面TC16合金盤(pán)圓絲材，絲材圓度≤0.02mm，表面粗糙度Ra≤1.2μm。

圖3是采用本發(fā)明制備得到的冷鐓用TC16合金絲材的橫向、縱向高倍組織，從圖中可以看出絲材的橫向、縱向組織細(xì)小均勻，縱向拉長(zhǎng)的α相少，滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，符合緊固件廠家應(yīng)用需求。圖4是本發(fā)明制備得到的TC16合金絲材退火態(tài)室溫力學(xué)性能，圖5是本發(fā)明制備得到的TC16合金絲材固溶時(shí)效態(tài)室溫力學(xué)性能。從圖4、圖5中可以看出其各項(xiàng)力學(xué)性能一致、穩(wěn)定，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。