一种TC11钛合金炮管的加工方法技术

本发明专利技术提供的TC11钛合金炮管的加工方法，包括：按照TC11钛合金的材料配比，均匀混合海绵钛和其他合金配料；将混合后的海绵钛和其他合金配料压制为TC11钛合金电极，并通过真空焊箱焊接；将焊接后的TC11钛合金电极通过真空自耗电弧设备熔炼，并制成钛合金铸锭；对钛合金铸锭进行初次机械加工，使钛合金铸锭表面光顺化；通过快锻机对所述钛合金铸锭镦拔锻造，并制备成黑皮棒坯，并且在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热；对处于加热状态的黑皮棒坯进行二次机械加工从而制成TC11钛合金炮管；以及对所述TC11钛合金炮管进行热处理。本发明专利技术通过在对钛合金铸锭镦拔锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热，使得TC11钛合金管具有优良的强度、塑性及冲击性能。

A Processing Method of TC11 Titanium Alloy Gun Barrel

The processing method of TC11 titanium alloy gun barrel provided by the invention includes: uniformly mixing sponge titanium and other alloy ingredients according to the material ratio of TC11 titanium alloy; pressing the mixed sponge titanium and other alloy ingredients into TC11 titanium alloy electrode and welding through vacuum welding box; melting the welded TC11 titanium alloy electrode through vacuum consumable arc equipment, and making titanium alloy ingot. Titanium alloy ingots are machined for the first time to smooth the surface of the titanium alloy ingots; the titanium alloy ingots are upsetted and forged by a fast forging machine, and the black-skinned bars are prepared, and the titanium alloy ingots are heated during the forging process; the black-skinned bars in the heating state are machined for the second time to make TC11 titanium alloy gun tubes; and the TC11 titanium alloy gun tubes are combined. The gold barrel is heat treated. By heating the titanium alloy ingot during upsetting and forging of the titanium alloy ingot, the TC11 titanium alloy tube has excellent strength, plasticity and impact performance.

【技术实现步骤摘要】
一种TC11钛合金炮管的加工方法
本专利技术涉及有色金属加工领域，尤其涉及一种TC11钛合金炮管的加工方法。
技术介绍
TC11钛合金是一种Ti-Al-Mo-Zr-Si系、马氏体型、α+β两相钛合金，不仅具有较高的室温、高温拉伸和蠕变强度，还具有良好的工艺性能，可进行热加工、焊接和各种形式的机加工等。该合金通过α-β区的热变形和热处理，最高长期工作温度可达500℃。因此，以TC11钛合金生产的产品主要包括棒材、管材、锻件和模锻件等，被广泛应用于制造航空发动机压气机盘、叶片和鼓筒等零件，也可用于制造飞机结构件以及兵器行业用钛合金炮管。随着科学技术的发展，兵器行业对TC11钛合金的力学性能匹配要求越来越高，特别是冲击性能，标准要求冲击功Aku2≥35J。采用常规挤压方法生产的TC11钛合金炮管，其冲击性能很难满足标准要求，工艺复杂度高，生产效率低。
技术实现思路
本专利技术的至少一个目的是提出一种TC11钛合金炮管的加工方法，使得TC11钛合金管具有优良的强度、塑性及冲击性能。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种TC11钛合金炮管的加工方法，包括：按照TC11钛合金的材料配比，均匀混合海绵钛和其他合金配料；将混合后的海绵钛和其他合金配料压制为TC11钛合金电极，并通过真空焊箱焊接；将焊接后的TC11钛合金电极通过真空自耗电弧设备熔炼，并制成钛合金铸锭；对钛合金铸锭进行初次机械加工，使钛合金铸锭表面光顺化；通过快锻机对所述钛合金铸锭镦拔锻造，并制备成黑皮棒坯，并且在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热；对处于加热状态的黑皮棒坯进行二次机械加工，从而制成TC11钛合金炮管；以及对所述TC11钛合金炮管进行热处理。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在通过真空自耗电弧设备熔炼焊接后的合金材料的过程中，熔炼次数为2～3次，并且将所述合金材料制备成直径720～820mm的钛合金铸锭。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热的次数为4～5次，并且将所述钛合金铸锭锻造至直径115～120mm的黑皮棒坯。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行第一次加热时，将温度控制在TC11钛合金β相变点以上150～200℃，并控制保温时间180～300min。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行最后一次加热时，将温度控制在TC11钛合金β相变点以下30～60℃，并控制保温时间20～120min。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，所述对处于加热状态的黑皮棒坯进行二次机械加工的步骤包括：采用刚性镗杆对所述黑皮棒坯的内表面进行镗孔处理，将所述黑皮棒坯的内镗孔加工至直径70mm，并控制所述内镗孔径向的尺寸公差为±0.2mm，粗糙度小于3.2μm；采用车床将所述黑皮棒坯的外表面加工至直径110mm，并控制所述黑皮棒坯的外表面径向的尺寸公差为±1mm，粗糙度小于3.2μm；以及通过带锯对经镗孔处理以及车床加工的所述黑皮棒坯沿长度方向以1600mm为切割长度进行切割，并控制切割长度方向的尺寸公差为±2mm。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，对所述TC11钛合金炮管进行热处理的步骤包括：将所述TC11钛合金炮管置于940～960℃的环境下，保温1.2～1.6小时；通过空冷形式冷却所述TC11钛合金炮管；将所述TC11钛合金炮管置于520～540℃的环境下，保温5.5～6.5小时；以及再次通过空冷形式冷却所述TC11钛合金炮管。作为本专利技术前文或后文提供的任一技术方案或任一优化后技术方案的优化，对所述TC11钛合金炮管进行热处理时，将所述TC11钛合金炮管以竖直状态置于井式电阻炉的底部，并为所述井式电阻炉的顶部设置热风对流系统。基于上述技术方案，本专利技术实施例通过在对钛合金铸锭镦拔锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热，使得TC11钛合金管具有优良的强度、塑性及冲击性能。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所提供的TC11钛合金炮管剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的TC11钛合金炮管立体结构示意图；附图标记：1、TC11钛合金炮管外表面，2、TC11钛合金炮管内表面。具体实施方式下面可以参照附图以及文字内容理解本专利技术的内容以及本专利技术与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本专利技术的一些可选实施例的方式，对本专利技术的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本专利技术的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本专利技术提供的任一技术手段进行替换或将本专利技术提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本专利技术的保护范围，本专利技术的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本专利技术提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。下面结合附图1～2对本专利技术提供的技术方案进行更为详细的阐述。本专利技术提供的一种TC11钛合金炮管的加工方法，包括：按照TC11钛合金的材料配比，均匀混合海绵钛和其他合金配料；将混合后的海绵钛和其他合金配料压制为TC11钛合金电极，并通过真空焊箱焊接；将焊接后的TC11钛合金电极通过真空自耗电弧设备熔炼，并制成钛合金铸锭；对钛合金铸锭进行初次机械加工，使钛合金铸锭表面光顺化；通过快锻机对所述钛合金铸锭镦拔锻造，并制备成黑皮棒坯，并且在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热；对处于加热状态的黑皮棒坯进行二次机械加工，从而制成TC11钛合金炮管；以及对所述TC11钛合金炮管进行热处理。由于对于炮管而言，其工作在高温环境中，并需要承受较大的冲击，因此机械加工带给炮管材料的应力残余是十分有害的，为了尽可能地在机械加工的过程中释放由于压制电极、真空焊接、真空自耗电弧(VAR)熔炼、初次机械加工、镦拔锻造以及二次机械加工过程中所带给TC11钛合金炮管的应力，需要严格控制各个工序中的环境温度以及材料温度，并以适当的方式进行加工，以保证最终得到的TC11钛合金炮管的性能达标，尤其是冲击性能。所述黑皮棒坯是指表面不光滑以及表面被氧化的棒状毛坯材料，是相对于光滑毛坯材料的概念。其表面可以在最后进行热处理后再通过表面喷砂、抛光或打磨等工序处理，具体情况依照产品的要求确定。因此在加工过程中，为了简化工序，不对经锻造后的黑皮棒坯表面进行处理。其中，在镦拔锻造的过程中，钛合金铸锭将受到巨大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TC11钛合金炮管的加工方法，其特征在于，包括：按照TC11钛合金的材料配比，均匀混合海绵钛和其他合金配料；将混合后的海绵钛和其他合金配料压制为TC11钛合金电极，并通过真空焊箱焊接；将焊接后的TC11钛合金电极通过真空自耗电弧设备熔炼，并制成钛合金铸锭；对钛合金铸锭进行初次机械加工，使钛合金铸锭表面光顺化；通过快锻机对所述钛合金铸锭镦拔锻造，并制备成黑皮棒坯，并且在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热；对处于加热状态的黑皮棒坯进行二次机械加工，从而制成TC11钛合金炮管；以及对所述TC11钛合金炮管进行热处理。

【技术特征摘要】
1.一种TC11钛合金炮管的加工方法，其特征在于，包括：按照TC11钛合金的材料配比，均匀混合海绵钛和其他合金配料；将混合后的海绵钛和其他合金配料压制为TC11钛合金电极，并通过真空焊箱焊接；将焊接后的TC11钛合金电极通过真空自耗电弧设备熔炼，并制成钛合金铸锭；对钛合金铸锭进行初次机械加工，使钛合金铸锭表面光顺化；通过快锻机对所述钛合金铸锭镦拔锻造，并制备成黑皮棒坯，并且在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热；对处于加热状态的黑皮棒坯进行二次机械加工，从而制成TC11钛合金炮管；以及对所述TC11钛合金炮管进行热处理。2.根据权利要求1所述的TC11钛合金炮管的加工方法，其特征在于，在通过真空自耗电弧设备熔炼焊接后的合金材料的过程中，熔炼次数为2～3次，并且将所述合金材料制备成直径720～820mm的钛合金铸锭。3.根据权利要求1所述的TC11钛合金炮管的加工方法，其特征在于，在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行加热的次数为4～5次，并且将所述钛合金铸锭锻造至直径115～120mm的黑皮棒坯。4.根据权利要求3所述的TC11钛合金炮管的加工方法，其特征在于，在锻造过程中对所述钛合金铸锭进行第一次加热时，将温度控制在TC11钛合金β相变点以上150～200℃，并控制保温时间180～300min。5.根据权利要求3所述的TC11钛合金炮管的加工方法，其特征在于，在锻造过程中对所述钛合金铸锭...

【专利技术属性】
技术研发人员：于娜，张建荣，
申请(专利权)人：陕西航宇有色金属加工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61