钛比一样平常金属轻，，， ，，，，，具有强度高、韧性强、耐酸碱性、抗侵蚀性、稳固性高等优点，，， ，，，，，是现代宇宙航空科学、海洋科学和核能发电等尖端科学工业所不可缺氨赡质料。。。。。。 。。轧环机具有成型历程短、几何精度高、内部组织匀称、金属流线漫衍完整等优点。。。。。。 。；；；； ；；吩是生产大型薄壁件的首选加工要领。。。。。。 。。
本文中大型薄壁钛环的成型要领主要接纳铸造制坯和轧环机轧制配合的要领生产。。。。。。 。。铸造及轧制工艺参数对钛的组织和性能有显着的影响。。。。。。 。。
1、锻件规格
钛环锻件尺寸见图1。。。。。。 。。
2、制造难点
该钛锻件的铸造生产流程为：下料->镦粗、冲孔->扩孔、平整高度->粗车->轧环出制品->锻后热处置惩罚。。。。。。 。。在生产中的主要难点如下：
(1)在铸造时外貌易爆发裂纹。。。。。。 。。钛的导热性能差，，， ，，，，，高温下易恶化其变形性能，，， ，，，，，钛在高温下与氧亲和力极强，，， ，，，，，氧通过一直向钛基体扩散在基体内部形成一硬脆层，，， ，，，，，易在铸造时爆发裂纹。。。。。。 。。
(2)成型需要多火次加热，，， ，，，，，晶粒易粗大。。。。。。 。。由钛锭开坯到轧制出制品，，， ，，，，，需要多次的变形，，， ，，，，，难以控制锻件晶粒度及性能要求。。。。。。 。。
(3)大型薄壁钛环易爆发轧制缺陷。。。。。。 。。该锻件壁厚较薄，，， ，，，，，高度较大，，， ，，，，，已抵达我公司轧环机轧制极限，，， ，，，，，易造成轧环件尺寸的不稳固性。。。。。。 。。
3、制坯工艺参数确定及剖析
(1)制坯加热工艺
由于钛加热时容易吸收氧、氢和氮，，， ，，，，，使其塑性降低、性能变坏，，， ，，，，，以是，，， ，，，，，在加热前将钛圆坯表层涂加防氧化涂料。。。。。。 。。钛的导热性差，，， ，，，，，需举行分段加热，，， ，，，，，从室温以40℃/h缓慢升至750℃并凭证导热系数盘算保温时间。。。。。。 。。为避免在高温下钛相变的脆性转变需快速升温，，， ，，，，，加热以70℃/h速率举行升温至变形温度。。。。。。 。。工业纯钛的相转变温度为900~995℃，，， ，，，，，在β相区变形应变速率高时，，， ，，，，，爆发不一连屈服，，， ，，，，，应变速率低时会爆发大晶粒超塑性变形征象，，， ，，，，，在α+β相区变形会使得两相晶粒相互制约，，， ，，，，，利于锻件成形。。。。。。 。。变形温度低于850℃时容易爆发裂纹，，， ，，，，，故选择在两相区举行加热，，， ，，，，，加热温度控制在995℃以下，，， ，，，，，选择温度为980℃，，， ，，，，，终锻温度控制在850℃以上。。。。。。 。。
(2)水压机制坯
制坯前要对所有冶金辅具举行预热，，， ，，，，，以防坯料降温太快影响制坯效果。。。。。。 。。水压机制坯时坯料尺寸简直定主要依据后期的轧制成形的可行性。。。。。。 。。凭证德国THYSSEN-WAGNER公司的轧制公式、体积稳固原理以及恒久积累的设计履向来设计钛环的最佳环坯几何尺寸。。。。。。 。。其中WAGNER轧制公式为：
△h=f(△s，，， ，，，，，h，，， ，，，，，s，，， ，，，，，c) (1)
式中，，， ，，，，，h为环高；；；； ；；s为环壁厚；；；； ；；△h为高度压下量；；；； ；；△s为壁厚压下量；；；； ；；c为修正系数。。。。。。 。。
在制坯时为充分打碎铸态组织，，， ，，，，，需对钛圆坯料举行充分变形，，， ，，，，，纯钛在高温下的软化性较强，，， ，，，，，为避免冲孔历程中内孔泛起折叠，，， ，，，，，钛环制坯时接纳镦低拔高的要领举行成形。。。。。。 。。镦粗冲孔250mm，，， ，，，，，预扩内孔至φ450mm、外圆φ945mm，，， ，，，，，将坯料精扩内圆至φ800mm、平整高度730mm。。。。。。 。。制坯完成后冷却至室温。。。。。。 。。
4、轧制工艺参数确定及剖析
工业纯钛属于难锻质料，，， ，，，，，在铸造历程中极易爆发裂纹，，， ，，，，，并且氧化性强，，， ，，，，，一旦爆发裂纹只能冷却至室温后磨削去除裂纹。。。。。。 。。为了钛环制品几何尺寸及外貌质量一次切合要求，，， ，，，，，对环坯举行粗加工，，， ，，，，，整理外貌缺陷，，， ，，，，，特殊情形下举行倒角和切坡口。。。。。。 。。
(1)轧制加热参数
将粗车完成后的钛环坯料表层涂加防氧化涂料并举行加热。。。。。。 。。轧制历程是一个一连的线接触历程，，， ，，，，，成形速率快，，， ，，，，，变形能会使得钛环锻件温度升高。。。。。。 。。钛环的导热性差，，， ，，，，，温度升高凌驾相变区域，，， ，，，，，团结纯钛的相变温度以及在轧制时环件温度较高会爆发动态再结晶行为，，， ，，，，，因此为了确保钛不在β相区举行轧制，，， ，，，，，应使加热温度低于相变温度，，， ，，，，，加热均热段温度设定为880~900℃，，， ，，，，，铸造温度控制在850~900℃。。。。。。 。。
(2)轧制成形
轧制历程中速率较大，，， ，，，，，可以细化晶粒，，， ，，，，，但也会爆发大宗的变形热，，， ，，，，，使得坯料温度升高，，， ，，，，，增添动态再结晶行为的可能性。。。。。。 。；；；； ；；芳温度过高，，， ，，，，，容易粗晶，，， ，，，，，过低则容易爆发裂纹。。。。。。 。。因此，，， ，，，，，需要合理制订轧制工艺参数。。。。。。 。。轧制工艺参数制订的重点是轧制曲线的设计。。。。。。 。。该环件属典范的簿壁筒形环，，， ，，，，，选用筒形环轧制曲线，，， ，，，，，如图2所示。。。。。。 。。
初轧阶段进给较慢，，， ，，，，，主要消除环坯椭圆和壁厚差，，， ，，，，，轧制力和长大速率缓慢上升。。。。。。 。。主轧阶段实现快速稳固轧制，，， ，，，，，轧制速率定为(5~7)mm/s及定心力10％~15％，，， ，，，，，随着环刚性的下降轧制力响应下降。。。。。。 。。减速成圆阶段定心力最终减小至5％以下，，， ，，，，，以包管消除椭圆、海浪等缺陷。。。。。。 。。轧制进给曲线如图3所示。。。。。。 。。
轧制制品外貌匀称平滑，，， ，，，，，无肉眼可见缺陷，，， ，，，，，圆度较好。。。。。。 。。轧制完成后锻件缩短在预定的1.007之内，，， ，，，，，显示椭圆5mm，，， ，，，，，知足要求。。。。。。 。。
5、钛环的锻后热处置惩罚
轧制完成后需对环锻件举行消除应力退火处置惩罚。。。。。。 。。退火工艺如图4所示。。。。。。 。。
经由热处置惩罚后的钛环锻件，，， ，，，，，经本体取样，，， ，，，，，晶粒度切合要求。。。。。。 。。
6、结论
(1)通过水压机制坯-轧环机成型工序乐成生产了外径2297mm、壁厚68mm的大型薄壁钛环。。。。。。 。。
(2)通过对工业纯钛TA1的相变和铸造历程举行剖析，，， ，，，，，制订了合适的加热温度、铸造温度以及锻后热处置惩罚工艺，，， ，，，，，从而有用控制了成型后晶粒度，，， ，，，，，其中制坯铸造温度控制在850～980℃，，， ，，，，，轧环铸造温度控制在850～900℃。。。。。。 。。
(3)凭证薄壁环件易爆发椭圆、海浪等特征，，， ，，，，，初轧速率较慢、主轧快速稳固的轧制进给曲线设计是锻件及格的要害。。。。。。 。。同时锻件制坯尺寸简直定也至关主要，，， ，，，，，该锻件制坯参数的选择切合轧环机轧制要求。。。。。。 。。
参考文献
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