钛坯料锻造生产技术与注意事项
时间：2017-07-04 作者：91再生 来源：91再生网
钛坯料锻造工艺是一种利用锻压机械对钛坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸废钛边角料的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。
变形温度
钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。
坯料
根据钛坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。
1、自由锻。利用冲击力或压力使钛在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需废钛边角料，主要有手工锻造和机械锻造两种。
2、模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻．钛坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得废钛边角料，又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。
3、闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，废钛边角料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂废钛边角料的精加工。由于没有飞边，废钛边角料的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对废钛边角料进行测量，努力减少锻模的磨损。
锻模
根据锻模的运动方式，锻造又可分为摆辗、摆旋锻、辊锻、楔横轧、辗环和斜轧等方式。摆辗、摆旋锻和辗环也可用精锻加工。为了提高材料的利用率，辊锻和横轧可用作细长材料的前道工序加工。与自由锻一样的旋转锻造也是局部成形的，它的优点是与废钛边角料尺寸相比，锻造力较小情况下也可实现形成。包括自由锻在内的这种锻造方式，加工时废钛边角料从模具面附近向自由表面扩展，因此，很难保证精度，所以，将锻模的运动方向和旋锻工序用计算机控制，就可用较低的锻造力获得形状复杂、精度高的产品,例如生产品种多、尺寸大的汽轮机叶片等废钛边角料。锻造设备的模具运动与自由度是不一致的，根据下死点变形限制特点，锻造设备可分为下述四种形式：
1、限制锻造力形式：油压直接驱动滑块的油压机。
2、准冲程限制方式：油压驱动曲柄连杆机构的油压机。
3、冲程限制方式：曲柄、连杆和楔机构驱动滑块的机械式压力机。
4、能量限制方式：利用螺旋机构的螺旋和磨擦压力机。
重型航空模锻液压机进行热试为了获得高的精度应注意防止下死点处过载，控制速度和模具位置。因为这些都会对废钛边角料公差、形状精度和锻模寿命有影响。另外，为了保持精度，还应注意调整滑块导轨间隙、保证刚度，调整下死点和利用补助传动装置等措施。
滑块
还有滑块垂直和水平运动(用于细长件的锻造、润滑冷却和高速生产的零件锻造)方式之分，利用补偿装置可
顺利锻造出首个大型盘类件产品以增加其它方向的运动。上述方式不同，所需的锻造力、工序、废钛边角料的利用率、产量、尺寸公差和润滑冷却方式都不一样，这些因素也是影响自动化水平的因素。
重要性
锻造生产是机械制造工业中提供机械零件毛坯的主要加工方法之一。通过锻造，不仅可以得到机械零件的形状，而且能改善钛内部组织，提高钛的机械性能和物理性能。一般对受力大、要求高的重要机械零件，大多采用锻造生产方法制造。如汽轮发电机轴、转子、叶轮、叶片、护环、大型水压机立柱、高压缸、轧钢机轧辊、内燃机曲轴、连杆、齿轮、轴承、以及国防工业方面的火炮等重要零件，均采用锻造生产。
因此，锻造生产广泛的应用于冶金、矿山、汽车、拖拉机、收获机械、石油、化工、航空、航天、兵器等工业部门，就是在日常生活中，锻造生产亦具有重要位置。从某种意义上说，废钛边角料的年产量，模废钛边角料在废钛边角料总产量中所占的比例，以及锻造设备大小和拥有量等指标，在一定程度上反映了一个国家的工业水平。
锻造用材
锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。废钛边角料的原始状态有棒料、铸锭、钛粉末和液态钛。钛在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。
一般的中小型废钛边角料都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的废钛边角料。铸锭仅用于大型废钛边角料。铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将疏松压实，才能获得优良的钛组织和机械性能。
经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末废钛边角料。废钛边角料粉末接近于一般模废钛边角料的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。粉末废钛边角料内部组织均匀，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在生产中的应用受到一定限制。对浇注在模膛的液态钛施加静压力，使其在压力作用下凝固、结晶、流动、塑性变形和成形，就可获得所需形状和性能的模废钛边角料。液态钛模锻是介于压铸和模锻间的成形方法，特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。
锻造用料除了通常的材料，如各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金之外，铁基高温合金，镍基高温合金，钴基高温合金的变形合金也采用锻造或轧制方式完成，只是这些合金由于其塑性区相对较窄，所以锻造难度会相对较大，不同材料的加热温度，开锻温度与终锻温度都有严格的要求。
工艺流程
不同的锻造方法有不同的流程，其中以热模锻的工艺流程最长，一般顺序为：锻坯下料；锻坯加热；辊锻备坯；模锻成形；切边；冲孔；矫正；中间检验，检验废钛边角料的尺寸和表面缺陷；废钛边角料热处理，用以消除锻造应力，改善钛切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矫正；检查，一般废钛边角料要经过外观和硬度检查，重要废钛边角料还要经过化学成分分析、机械性能、残余应力等检验和无损探伤。
废钛边角料特点
与铸件相比，钛经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于钛的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了钛的塑性和力学性能。铸件的力学性能低于同材质的废钛边角料力学性能。此外，锻造加工能保证钛纤维组织的连续性，使废钛边角料的纤维组织与废钛边角料外形保持一致，钛流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的废钛边角料，都是铸件所无法比拟的废钛边角料是钛被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。铸件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了钛的物理属性。在零部件的现实使用中，一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。铸件是用各种铸造方法获得的钛成型物件，即把冶炼好的液态钛，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经落砂、清理和后处理等，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。
注意事项
钛坯料锻造过程应注意的地方
1.锻造加工过程包括：将材料切割成所需尺寸、加热、锻造、热处理、清理和检验。在小型人工锻造中，所有这些操作都由数名锻工上手和下手在狭小场所内进行。他们都暴露于相同的有害环境和职业性危害中；在大型锻造车间，危害随工作岗位的不同而各异。工作条件尽管工作条件因锻造形式不同而各异，但具有某些共同特点：中等强度的体力劳动，干热的小气候环境，产生噪声和振动，空气受烟雾污染。
2.工人们同时暴露于高温空气和热辐射下，导致热量在体内积累，热量加上代谢的热量，会造成散热失调和病理变化。8小时劳动的排汗量将随小气体环境、体力消耗以及热适应性程度的不同而异一般在1.5~5升之间，或甚至更高。在较小锻造车间或离热源较远处，贝哈二氏热应激指数通常为55~95；但在大型锻造车间，靠近加热炉或落锤机的工作点可能高达150~190。易引起缺盐和热痉挛。在寒冷季节，暴露于小气候环境的变化中可能在一定程度上促进其适应性，但迅速而过于频繁的变化，可能构成对健康的危害。
大气污染:作场所的空气中可能含有烟尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫，或者还含有丙烯醛，其浓度取决于加热炉燃料的种类和所含杂质，以及燃烧效率、气流和通风状况。噪声和振动:型锻锤必然会产生低频率噪声和振动，但也可能有一定的高频成分，其声压级在95~115分贝之间。工作人员暴露于锻造振动中，可能造成气质性和功能性失调，会降低工作能力和影响安全。
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