純鈦管坯熱擠壓工藝改進
發布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-04-20
熱擠壓是純鈦無縫管材生產中的重要工序。金屬鈦具有極高化學活性，在空氣中加熱易被氣體污染。同時，在擠壓過程中鈦強烈粘結擠壓工模具，導致鈦比鋼鐵材料加工性差。所以，純鈦熱擠壓生產中通常采用純銅包套加熱+油基石墨潤滑工藝。
熱擠壓是純鈦無縫管材生產中的重要工序。金屬鈦具有極高化學活性，在空氣中加熱易被氣體污染。同時，在擠壓過程中鈦強烈粘結擠壓工模具，導致鈦比鋼鐵材料加工性差。所以，純鈦熱擠壓生產中通常采用純銅包套加熱+油基石墨潤滑工藝。
為進一步提高純鈦管坯的生產率與成材率，科研人員在16.3MN雙動臥式油擠壓機上采用Φ150mm擠壓筒擠壓Φ45mm×6mm純鈦管坯，導致擠壓比從14.2L升高至22.9L。隨著擠壓比提高，在生產過程中出現了許多質量問題，包括擠壓針粘銅粘鈦、管坯內表面銅包套破損、管坯內表面凹坑、頻繁悶車、壓余超厚等。并出現了批次性的管坯報廢問題，造成了很大經濟損失。
金屬鈦及其合金管坯擠壓潤滑普遍采用半流體油基潤滑劑。現擠壓生產中使用的油基潤滑劑成分配比為15%～25%（體積含量）石墨+氣缸油。其中，氣缸油的缺點是耐壓性差，閃點低，其作用主要是粘合固體潤滑劑。氣缸油雖然能起到粘接作用，但將其涂抹在預熱后的擠壓筒與擠壓工模具表面時會產生大量有毒煙霧。
采用Φ150mm擠壓筒擠壓生產Φ45mm×6mm純鈦管使擠壓力大幅增高，導致擠壓管坯內表面銅包套和擠壓針表面之間摩擦力也大幅增高。由于擠壓錠坯內孔和擠壓針表面之間工藝間隙很小，而油基潤滑劑中石墨體積含量僅為15%～25%，所以實際起作用潤滑膜層更薄，加上擠壓針輕微彎曲變形使局部潤滑膜更薄，導致潤滑效果不能滿足要求，因此需要解決更苛刻條件下的擠壓潤滑問題。
改進措施為：（1）采用一種新型水基潤滑劑（8%石墨+14%?MoS2+粘接劑和水，為質量分數）替代現有油基潤滑劑進行試驗。為盡量減小摩擦力，向該水基潤滑劑中摻雜一定數量、摩擦系數更小的固體潤滑劑MoS2。（2）銅包套工藝改進。目前，每擠壓100t鈦管約需7t包套用銅板，價值40～50萬元。擠壓錠坯外包套是采用0.8mm厚的純銅板卷筒焊接而成的。如果改用0.5mm壁厚銅板制作外包套，則內、外包套擠壓后壁厚相近。因此，采用0.5mm厚銅板進行試驗。試驗結果表明：
采用水基潤滑劑和油基潤滑劑相比，潤滑劑成本下降80%以上，且無油煙污染。工藝過程簡單易行，操作快捷簡便，可完全代替現用油基潤滑劑。采用0.5mm壁厚銅板制作外包套擠壓后包套完好率達100%，管坯內外表面銅包套光滑良好。該方法可節約銅板37.5%，經濟效益顯著。且由于銅板減薄，能大幅降低人工包套的勞動強度，提高剪板、卷筒、包套等工序的勞動效率，具有較高應用價值。
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