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钛盘管热挤压工艺的讨论及其改进

编辑:潍坊创一新材料科技有限公司时间:2021-11-13

  热挤压是生产纯钛盘管的重要工艺,钛金属化学活性高,在空气中加热易受气体污染;同时,钛在挤压过程中强烈粘附在挤压工具和模具上,导致钛的可加工性比钢差。因此,纯钛热挤压生产通常采用纯铜包壳加热+油基石墨润滑工艺,采用纯铜包层不仅可以减少钢锭的吸气污染,而且可以防止钛锭与挤压工具和模具之间的粘结,起到一定的润滑作用。挤压后,通过酸洗去除管坯的内外纯铜覆层。

  1.分析与讨论:

  由于挤压过程中钛及其合金有强烈粘结挤压工模具的特点,因此必须正确的选用热挤压所用的润滑剂。对热挤压所用润滑剂的要求是∶

  在使用温度下,摩擦系数小,附着力强。在高压下,摩擦表面保留一定厚度的润滑层而不被挤出;良好的隔热性能,可防止金属温度下降过快和工具过热;挤压后易于去除;无污染。

  半流体油基润滑剂广泛应用于钛及其合金钛盘管的挤压润滑。挤压生产中使用的油基润滑剂的组成比为15%~25%(体积含量)石墨+气缸油。

  石墨是一种优良的固体润滑剂,摩擦因数较大,通常为0.05~0.19,其黏结膜较大可承受70MPa负荷,在空气中短时间使用较高温度可达1000℃。气缸油缺点是耐压性差,闪点低,其作用主要是粘合固体润滑剂。气缸油虽然能起到粘接作用,但将其涂抹在预热后的挤压筒与挤压工模具表面时会产生大量有毒烟雾。

  采用φ150mm挤压筒挤压生产φ45mm×6mm纯钛盘管,挤压力大大增加,导致挤压管坯内表面的铜套与挤压针表面的摩擦显明增加。由于挤压锭内孔与挤压针表面之间的工艺间隙很小,且油基润滑剂中石墨的体积含量仅为15%~25%,因此实际润滑膜较薄。此外,挤压针的轻微弯曲变形使局部润滑膜变薄,导致润滑作用达不到要求。因此,需要解决更恶劣条件下的挤压润滑问题。

  2.改进措施:

  (1)采用新的水基润滑剂改善润滑条件资料表明,通过改善润滑条件可进一步提高挤压比。

  为尽量的减小摩擦力,往该水基润滑剂中掺杂一定数量、摩擦系数更小的固体润滑剂MoS,它取代了半流体润滑膜,越大限度地引入了固体润滑剂,对改善润滑条件将起到相当重要的作用。

  (2)铜板是挤压纯钛管坯的主要辅助材料,在挤压成本中占有很大比例。目前,挤压锭的外套管采用0.8mm厚的纯铜板卷筒焊接。挤压后,铜套拉长变薄,涂在管坯内外表面,不能回收,需酸洗去除。

  除了耐氧化功能外,铜包层在挤压过程中的越大作用是改善润滑。采用水基润滑剂,大大改善了润滑条件,适当减小了铜包层的壁厚,对节能降耗具有重要意义。

  通过以上分析可知,钛盘管采用0.5mm薄铜板替代0.8mm厚铜板所制外包套的工艺改进是可行的。该方法可节约铜板37.5%,经济效益显明。且由于铜板减薄,能大幅降低人工包套的劳动强度,提高剪板、卷筒、包套等工序的劳动效率,具有较高应用价值。