【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料加工工艺制造领域，具体涉及一种ta2纯钛同心异径管制造方法、扩口工装及定径系统。
技术介绍
1、ta2属于工业纯钛，具有密度小、抗拉强度高、比强度(抗拉强度/密度)高、非磁性、线膨胀系数小和耐腐蚀等优点，在航空航天、船舶、石油化工、生物医疗等领域应用广泛，但是ta2的冷、热加工均较为困难。在冷变形过程中，ta2没有明显的屈服点，其屈服强度与强度极限接近，屈强比(rp0.2/rm)较高。与高纯钛相比，ta2强度明显提高，而塑性显著降低，室温延伸率约为20％左右；同时，ta2对热加工温度也非常敏感，热锻温区窄，热加工难度也较大。由于钛是一种化学性质非常活泼的金属，在较高的温度下，可与c、h、o、n等元素和化合物发生钛吸气反应，使其脆化，降低了热塑性，进一步提升了热加工难度。
2、ta2纯钛异径管用于两种不同管径的管子连接，是一种重要的管路附件，常用于船舶、海洋工程及化工等领域。ta2异径管的传统成型工艺主要包括缩径冷压或缩径热压成型工艺。缩径成形工艺是将与异径管大端直径相等的管坯放入成形模中，通过沿管坯轴向方向“由外而内”的压制，使金属沿模腔运动并收缩成形。由于ta2的延伸率较低，一方面，当ta2异径管采用缩径冷压成型时，由于管坯变形较大，异径管的小端和变径段由于加工硬化和金属材料堆积，容易出现裂纹，降低成品率，同时由于ta2具有极高的冷加工硬化效应，在冷成型加工过程中会有更大的应力，对设备和模具的强度、刚度和加工能力要求较高。另一方面，当ta2异径管采用缩径热压成型时，异径管的小端堆积的金属材料又
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种ta2纯钛同心异径管制造方法，可在确保ta2异径管加工成型的同时，有效避免ta2异径管内壁出现褶皱现象，ta2异径管的性能、质量及成品率也均能得到有效提升。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于包括以下步骤：
4、s1.下料
5、以无缝钢管下料，获得坯料，随后去除毛刺，并用丙酮彻底清除坯料表面外来物；
6、s2.坯料热处理
7、选用真空炉对坯料进行热处理；坯料热处理温度为680℃；根据坯料壁厚，保温时间5min/mm；炉内冷却；
8、s3.中频热旋扩口成型
9、将坯料装夹在旋转设备上，启动中频感应线圈和旋转设备，对坯料进行感应加热，加热区域为需要扩口的部位，采用扩口工装进行中频热旋扩口成型；其中：ta2坯料开始热扩温度为900℃，当温度低于700℃时，停止热扩口；同时，热旋扩口全程采用氩气保护，氩气纯度不低于99.99％，氩气流速为30l/min；在中频感应加热时的坯料旋转速度为3m/s-5m/s；
10、当坯料温度加热至900℃时，采用扩口工装进行中频热旋扩口成型，扩口工装沿坯料轴向的推进速度为2mm/s-6mm/s，直至异径管成型完毕；随后，在异径管温度高于250℃之前，持续通入氩气防护，待异径管温度降低至250℃以下时，停止通氩气，停止旋转，从旋转设备处拆下异径管；
11、s4.冷缩定径成型
12、经由冷缩定径成型，使得异径管大端出现设定长度和设定直径的直管段，同时对大端及直管段进行缩径，使得两者均定径成设定尺寸；
13、s5.坡口加工及尺寸检验
14、在车床上对异径管的两个端口逐个进行坡口加工：先对异径管两端面进行平口，平口完毕后进行坡口，坡口后钝边，加工时，车床采用w18cr4v刀具，车床切削速度30-34m/min，吃刀深度0.6-1.5mm，送进速度0.38-0.13mm/转；随后进行尺寸检验；
15、s6.消除应力热处理
16、选用真空炉或惰性气体保护炉对异径管进行消除应力处理，炉内退火温度为500℃，根据异径管最大壁厚，保温时间5min/mm，炉内冷却；当选用惰性气体保护炉时，惰性气体为纯度不低于99.99％的高纯氩；
17、s7.表面处理
18、采用酸洗去除异径管表面氧化皮，酸洗时间3-5min，酸洗温度15-30℃；酸洗完成后进行水洗，并用清洁无油的干燥压缩空气吹干；
19、s8.除氢处理
20、选用真空炉进行除氢处理，除氢处理温度为560℃，保温时间为2h，炉内冷却或炉冷至150℃以下出炉。
21、优选的，步骤s7中，所述酸洗液配方为：
22、硝酸(hno3，65％-68％)200-400ml/l；
23、氢氟酸(hf，40％)50-80ml/l；
24、水及余量。
25、优选的，各真空炉的极限真空压强均不大于6.7×103pa。
26、优选的，步骤s1中，采用卧式带锯床下料。
27、优选的，步骤s1中，无缝钢管下料长度采用下式计算：
28、
29、其中：
30、d1为异径管小端直径，单位mm；
31、a为异径管小端壁厚，单位mm；
32、d2为异径管大端直径，单位mm；
33、b为异径管大端壁厚，单位mm；
34、h为异径管轴向长度，单位mm。
35、优选的，扩口工装，该扩口工装应用于所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：包括具备贯通腔的空心螺杆，贯通腔构成氩气的进气通道；空心螺杆上螺纹配合有调整螺母，调整螺母处同轴布置回转环，空心螺杆前端布置直径小于坯料内径的连接盘；后连杆尾端铰接于回转环处，后连杆首端与前连杆尾端铰接，前连杆首端铰接于连接盘处，各铰接处轴线彼此平行并垂直空心螺杆轴线；以彼此配合的一根后连杆及一根前连杆为一套工作单元，所述工作单元为三套以上且环绕空心螺杆轴线依序均布；前连杆上均同轴的轴承配合有用于直接抵紧坯料内壁的滚动套筒，各滚动套筒共同组合形成用于对坯料扩口的锥形工作部。
36、优选的，定径系统，该定径系统应用于所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：包括机架，机架上布置有以动力源驱动的主轴，主轴自下而上贯穿机架的台面并在台面处同轴安装主模具辊，还包括一端铅垂铰接在台面上的摆板，摆板上轴线铅垂的安装有两组副模具辊，三组模具辊配合从而用于径向挤压和定型异径管的大端；以摆板上的安装副模具辊的一侧为内侧，摆板外侧处还设置有用于沿摆板摆动方向施力，从而使得副模具辊挤压异径管的施力部。
37、优选的，摆板的铰接端安装于托板上，托板与固定于台面上的螺栓槽间形成螺栓固定配合；所述施力部包括安装于台面上的螺纹座，调节丝杆与螺纹座间形成螺纹配合，且调节丝杆前端构成抵靠摆板外侧的抵压端，调节丝杆的后端同轴布置手轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：步骤S7中，所述酸洗液配方为：
3.根据权利要求1所述的TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：各真空炉的极限真空压强均不大于6.7×103Pa。
4.根据权利要求1所述的TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：步骤S1中，采用卧式带锯床下料。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：步骤S1中，无缝钢管下料长度采用下式计算：
6.扩口工装，该扩口工装应用于如权利要求1所述的TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：包括具备贯通腔(11)的空心螺杆(10)，贯通腔(11)构成氩气的进气通道；空心螺杆(10)上螺纹配合有调整螺母(20)，调整螺母(20)处同轴布置回转环(21)，空心螺杆(10)前端布置直径小于坯料内径的连接盘(30)；后连杆(41)尾端铰接于回转环(21)处，后连杆(41)首端与前连杆(42)尾端铰接，前连杆(42)首端铰接于连接盘(30)
7.定径系统，该定径系统应用于如权利要求1所述的TA2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：包括机架(60)，机架(60)上布置有以动力源(100)驱动的主轴(70)，主轴(70)自下而上贯穿机架(60)的台面并在台面处同轴安装主模具辊(81)，还包括一端铅垂铰接在台面上的摆板(91)，摆板(91)上轴线铅垂的安装有两组副模具辊(82)，三组模具辊配合从而用于径向挤压和定型异径管的大端；以摆板(91)上的安装副模具辊(82)的一侧为内侧，摆板(91)外侧处还设置有用于沿摆板(91)摆动方向施力，从而使得副模具辊(82)挤压异径管的施力部(110)。
8.根据权利要求7所述的定径系统，其特征在于：摆板(91)的铰接端安装于托板(92)上，托板(92)与固定于台面上的螺栓槽(93)间形成螺栓固定配合；所述施力部(110)包括安装于台面上的螺纹座(111)，调节丝杆(112)与螺纹座(111)间形成螺纹配合，且调节丝杆(112)前端构成抵靠摆板(91)外侧的抵压端，调节丝杆(112)的后端同轴布置手轮(113)。
9.根据权利要求8所述的定径系统，其特征在于：所述螺栓槽(93)的槽长方向平行调节丝杆(112)轴线方向，且螺栓槽(93)沿槽长方向布置有两组以上的螺栓固定点，从而用于调整托板(92)相对螺栓槽(93)的安装位置。
10.根据权利要求7所述的定径系统，其特征在于：所述动力源(100)包括沿动力路径依序布置的动力电机(101)、齿轮减速箱(102)及蜗轮减速机(103)；蜗轮减速机(103)的输出齿轮啮合主轴(70)处的动力输入齿轮(71)，从而实现动力传递效果。
...【技术特征摘要】
1.ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：步骤s7中，所述酸洗液配方为：
3.根据权利要求1所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：各真空炉的极限真空压强均不大于6.7×103pa。
4.根据权利要求1所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：步骤s1中，采用卧式带锯床下料。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：步骤s1中，无缝钢管下料长度采用下式计算：
6.扩口工装，该扩口工装应用于如权利要求1所述的ta2纯钛同心异径管制造方法，其特征在于：包括具备贯通腔(11)的空心螺杆(10)，贯通腔(11)构成氩气的进气通道；空心螺杆(10)上螺纹配合有调整螺母(20)，调整螺母(20)处同轴布置回转环(21)，空心螺杆(10)前端布置直径小于坯料内径的连接盘(30)；后连杆(41)尾端铰接于回转环(21)处，后连杆(41)首端与前连杆(42)尾端铰接，前连杆(42)首端铰接于连接盘(30)处，各铰接处轴线彼此平行并垂直空心螺杆(10)轴线；以彼此配合的一根后连杆(41)及一根前连杆(42)为一套工作单元，所述工作单元为三套以上且环绕空心螺杆(10)轴线依序均布；前连杆(42)上均同轴的轴承配合有用于直接抵紧坯料内壁的滚动套筒(50)，各滚动套筒(50)共同组合形成用于对坯料扩口的锥形工作部。
7.定径系统，该定径系统应用于如权利要求1所述的ta2...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉成，贾浩梅，
申请(专利权)人：合肥实华管件有限责任公司，
类型：发明
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