1 概述

　　TC2鈦合金屬于中高強鈦合金，該金屬在航空、航天行業(yè)中的應用迅速發(fā)展，市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，前景十分廣闊。但是該合金的小規格管材生產(chǎn)仍有很大層次上的空缺。由于TC2鈦合金強度較高，塑性較差，加工過(guò)程中易產(chǎn)生裂紋等缺陷，其管材生產(chǎn)成品率非常低，國內對鈦及鈦合金管材生產(chǎn)目前采用擠壓-軋制法生產(chǎn)，擠壓管坯規格較大，軋制道次較多，軋制易產(chǎn)生裂紋，為解決這一難題，本次通過(guò)研究TC2鈦合金管材產(chǎn)生裂紋的原因，探索冷軋管材最佳工藝參數，提高產(chǎn)品內在質(zhì)量和成品率，成功開(kāi)發(fā)出穩定管材產(chǎn)品，使其盡快滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

　　2 實(shí)驗過(guò)程

　　2.1 管坯制備

　　Ф220鍛棒經(jīng)3150噸擠壓制得Ф70×9和Ф80×12兩種規格管坯。

　　2.2 實(shí)驗設備

　　采用LG80和LG55兩輥軋機按照設定的變形量開(kāi)坯軋制。再根據設備能力，依次選用LD30、LD15三輥軋機軋制。

　　2.3 工藝設計

　　2.3.1 工藝流程

　　擠壓坯料準備→加熱→擠壓→精整→內外表面處理→軋制→除油→酸洗→退火→矯直→修理→檢查→軋制→除油→酸洗→退火→矯直→水壓→探傷→成品管

　　2.3.2 工藝方案

　　方案1：在線(xiàn)加熱300～400℃溫軋制與冷軋裂紋及表面開(kāi)裂支數對比，研究溫軋開(kāi)坯對管材產(chǎn)生裂紋的影響。

　　方案2：制管坯進(jìn)行一道次或兩道次內鉸處理，外表面多次扒皮及強酸洗等多種處理方式，盡可能消除裂紋的產(chǎn)生源頭，研究其對管材產(chǎn)生裂紋的影響。

　　方案3：合理設計管材軋制各道次加工率，減徑率與減壁率的匹配（Q值），工模具的合理設計，使變形過(guò)程中的應力分布更有利于塑性的發(fā)揮，減少裂紋的產(chǎn)生。

　　3 結果與分析

　?。?）溫軋開(kāi)坯對管材產(chǎn)生裂紋的影響。

　　由表1可知，當采用冷軋軋制時(shí)，TC2管材產(chǎn)生裂紋的比率為23.96%；當采用溫軋軋制方式時(shí)，TC2管材產(chǎn)生裂紋的支數比率降低到16.95%。

　　由于TC2冷加工塑性較差，變形抗力較大，由金屬材料的塑性加工理論可知，材料在較低的溫度下變形時(shí)，如果冷軋加工率比較大，塑性變形時(shí)原子間滑移比較困難，金屬變形過(guò)程中產(chǎn)生的應力集中不能得到迅速松弛，就會(huì )導致管材發(fā)生開(kāi)裂[1，2]。所以采用冷軋開(kāi)坯會(huì )導致管材產(chǎn)生裂紋趨勢幾率加大，采用溫軋開(kāi)坯，較好發(fā)揮金屬塑性，降低變形抗力及內應力，從而改善管坯質(zhì)量，減少裂紋的產(chǎn)生。

　?。?）管坯內外表面處理產(chǎn)生裂紋的影響。

　　不同工藝條件下的管材其外表面質(zhì)量和尺寸精度均無(wú)明顯區別，都能很好滿(mǎn)足標準的要求，但就內表面質(zhì)量比較而言，管坯內表面未內鉸工藝的管材內表面縱向起皺條紋明顯且可見(jiàn)裂紋；而內鉸工藝的管材內表面比較光滑，無(wú)縱向條紋。

　　管材有無(wú)裂紋用超聲波探傷結果如下：

　　a.未經(jīng)內鉸的14支管材超聲全部不合格，從定傷位解剖分析，由于內表面缺陷造成。

　　b.軋制前增加一道內鉸，分析對原始缺陷內鉸去除比較有利，內表面相對光滑，管材超聲合格率達63%。

　　c.內鉸工序在管材成品軋制前一道次，管材超聲合格率達63%；說(shuō)明內鉸工序越靠近成品，對缺陷的去除越有利，內表面解剖證明表面光滑無(wú)起皺條紋。

　　d.兩次強酸洗修理管材，超聲合格率可為79%。強酸洗修理可以去除管材內外表面氧化層、溝條和有裂紋趨勢的較深溝條、微裂紋，防止了裂紋擴展，使軋制管材內外表面光滑。

　?。?）小減徑孔型系列、兩輥軋機開(kāi)坯中采用雙錐度芯頭等可以改善管材變形區內表面受力狀態(tài)，減少內表面裂紋（起皺）的產(chǎn)生。對降低TC2管材內表面裂紋產(chǎn)生具有明顯效果。

　　根據參考相關(guān)文獻：中高強鈦合金軋制管材選用LG系列軋制和LD系列軋制，道次加工量分別選為40～55%和28～35%、Q值為1.5～1.7、軋制送進(jìn)量3～5mm/次；該工藝配合上述溫軋制及表面?理方案應為最佳工藝方案，進(jìn)一步大大減少了管材軋制裂紋，管材超聲合格率可達到89%甚至更高。

　　4 結束語(yǔ)

　?。?）溫軋開(kāi)坯在管材裂紋去除效果上比冷軋開(kāi)坯好。

　?。?）采用管坯內表面鉸削及多道次強酸洗處理可有效提高超聲合格率。

　?。?）合理的工模具及工藝可顯著(zhù)降低內表面裂紋的產(chǎn)生，可作為主導生產(chǎn)工藝。