引言

鈦及鈦合金是一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，由于其難于提取，因此在20世紀50年代才發(fā)展起來。目前，由于鈦及鈦合金具有低密度、高比強、耐高溫、耐腐蝕、無磁、生物相容等優(yōu)異的綜合性能，其產(chǎn)品已經(jīng)滲透到了航空、航天、艦船、兵器、石油、化工、醫(yī)療等各領(lǐng)域 。近年來，隨著我國鈦冶煉技術(shù)的不斷進步和鈦合金生產(chǎn)工藝的不斷完善，其質(zhì)量不斷提高，成本不斷降低，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大，鈦合金管的需求也不斷增長。

一、鈦合金管的加工方法

通常鈦及鈦合金管有擠壓、板（帶）材焊接和斜軋穿孔等加工方式，如圖1所示。

目前，低強度、低合金化的鈦及鈦合金無縫管的加工技術(shù)比較成熟，均采用冷軋真空退火工藝。通常管坯制備采用下面3種工藝：

1、鉆孔擠壓：

該方法變形量大，晶粒小，管坯壁厚均勻，可制備壁厚較薄的管坯。擠壓通常采用玻璃潤滑或包套潤滑，玻璃潤滑擠壓鈦管坯工藝在我國還不是很成熟，同時選擇合適的玻璃潤滑劑成為其在擠壓中的關(guān)鍵；包套潤滑雖然說比較成熟，可以得到較好的管坯表面，但是包套材料消耗較大，為去除包套耗酸比較多，也容易造成環(huán)境污染，其輔助工序比較多，工作量大。

2、 板（帶）焊接：

該生產(chǎn)方式不宜生產(chǎn)規(guī)格多而批量少的產(chǎn)品，焊縫是比較薄弱的地方，焊縫清理時比較困難，同時該方法具有生產(chǎn)效率高、成本低、壁厚較均勻、內(nèi)表面質(zhì)量好、能生產(chǎn)大直徑的管材、投入的設(shè)備簡單等優(yōu)點。

3、斜軋穿孔：

該生產(chǎn)方式不是很靈活，產(chǎn)品比較單一，也不能制備壁薄的管坯，得到的管坯也不太長，但該方法金屬消耗小，設(shè)備投入少，不用包套和潤滑，不污染環(huán)境，模具消耗少，成品率高，加工成本低，使其在鈦合金管坯生產(chǎn)中得到應(yīng)用 。

隨著焊管工藝的改進，盡管其有取代無縫管的趨勢，但是像一些重要的化工裝置、航空液壓管路及火箭發(fā)動機燃料導(dǎo)管等，為確保安全，鈦合金無縫管仍不能被焊管取代。

二、鈦合金管的斜軋穿孔

鈦合金無縫管坯的斜軋穿孔分為兩種工藝：二輥斜軋穿孔法和三輥斜軋穿孔法。三輥斜軋穿孔工藝能在鈦合金中運用，一部分是由于鈦合金本身材料的改進，改善了其加工性能，還有一部分是由于三輥斜軋穿孔本身生產(chǎn)工藝的改進及完善。

二輥斜軋穿孔法生產(chǎn)的鈦管坯內(nèi)外表面易出現(xiàn)起皮、折疊和頭部開裂等缺陷，其尺寸精度差，因此二輥斜軋穿孔法無法生產(chǎn)高質(zhì)量的管坯。三輥斜軋穿孔法是在二輥斜軋穿孔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，不僅可以生產(chǎn)尺寸精度高、內(nèi)外表面質(zhì)量比較好的管坯，而且可生產(chǎn)直徑和壁厚比大于10的薄壁管坯，其生產(chǎn)效率大大提高。不難看出三輥斜軋穿孔相對于二輥斜軋穿孔有較大的優(yōu)勢，在某些企業(yè)的技術(shù)改造中，二輥斜軋穿孔有用到一些三輥斜軋穿孔上比較成熟的設(shè)計工藝，同時三輥斜軋穿孔機本身的技術(shù)特點也決定了其在鈦合金穿孔過程中將得到比較廣泛的運用。

三、鈦及鈦合金管的二次穿孔

實際生產(chǎn)過程中由于三輥斜軋存在很多問題，如軋制過程中鈦及鈦合金管有穿透現(xiàn)象即鈦管壁穿破，同時也存在著頂頭卡在管坯里而無法順利穿孔等。為解決這些問題，對鈦管的二次穿孔進行了探討。

由于目前對鈦管二次穿孔工藝的研究較少，二次穿孔也主要集中在不銹鋼的穿孔過程中，因此主要是借鑒不銹鋼的二次穿孔工藝對鈦管二次穿孔是否可行進行分析。

1、 壓下量方面

鈦管采用二次穿孔時，由于第一次穿孔所要求的壓下量比較小，變形量很少，因此在保證頂頭強度的條件下，相比只有一次穿孔時比較容易穿。由于減徑量小。

2、 加熱方面

一次穿孔只需加熱一次，二次穿孔由于鈦合金導(dǎo)熱性比不銹鋼差，考慮也只加熱一次，但同時考慮到穿鈦管的規(guī)格，具體的加熱次數(shù)只能在后續(xù)的研究中確定。

3、轉(zhuǎn)速方面

當(dāng)采用一次穿孔時，由于一次穿孔成型所要求的壓下量大，在穿同樣規(guī)格的鈦管時，一次穿孔的轉(zhuǎn)速要求比較大，二次穿孔時第一次穿孔機的轉(zhuǎn)速不會很高，管坯的表面質(zhì)量相對來說較好。總之，關(guān)于二次穿孔在鈦管生產(chǎn)過程中的運用，目前對這方面的研究比較少，具體的參數(shù)設(shè)定及工藝要求也只能參考，有待于完善。

四、總結(jié)

1、鈦管的生產(chǎn)方法比較多，根據(jù)市場對鈦管的要求，其加工成型的方式不同。

2、無縫鈦管的穿孔，主要有二輥斜軋穿孔和三輥斜軋穿孔。二輥穿孔技術(shù)比較成熟，同時其缺陷也比較多；三輥斜軋穿孔的主要問題是穿孔過程不太能順利穿過，經(jīng)常出現(xiàn)軋卡現(xiàn)象。

3、鈦管的二次穿孔在實際中基本沒有，只能借助二次穿孔在其他合金上的運用來探索，目前也只是在研究階段，沒有實際生產(chǎn)運用。

參考文獻：

［１］楊冠軍，趙永生，于振濤，等．鈦合金研究、加工與應(yīng)用的新進展［J］．材料導(dǎo)報，２００１（１０）：１８‐２０ ．

［２］ Rao A A ，Murty B S ，Chakraborty M ．Role of zirconiumand impurities in grain refinement of aluminum with Al －Ti － B［J］．Mater Sci Technol ，１９９７ ，１３（９） ：７６９‐７７７ ．

［３］ 呂培成．三輥斜軋穿孔法生產(chǎn)純鈦管的工藝研究［J］．稀有金屬材料與工程，１９８５，１４（３）：１１‐１７．

［４］ 王神懷．二次穿孔工藝初探［J］．鋼管，１９９０（３） ：１‐３ ．

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