Método de preparación de procesos cortos para tuberías de aleación de titanio y titanio

La aleación de titanio y titanio tiene excelentes propiedades, como resistencia a la corrosión, alta resistencia específica y baja permeabilidad, y las tuberías sin costuras de la aleación de titanio se usan ampliamente en los sistemas de tuberías de aeronaves, tuberías de transmisión química y tuberías de intercambiadores de calor del barco y otras industrias especiales. En los últimos años, también se ha aplicado gradualmente a los campos civiles de alto valor agregado, como el condensador para la estación de energía, la tubería de perforación para la apertura de petróleo y el calentador para la desalinización del agua de mar, con amplias perspectivas del mercado. Según las estadísticas, el tamaño global del mercado de tuberías sin costuras de titanio en 2021 superó los 2 mil millones de yuanes, y se espera que alcance los 2,9 mil millones de yuanes en 2027.

Es difícil extraer titanio del mineral, y el proceso tradicional de preparación de tubos sin costuras es complejo y costoso, lo que limita la aplicación más amplia de tubos sin costuras de titanio y aleación de titanio en el mercado. Debido a las limitaciones de costos, muchas industrias de productos civiles nacionales y extranjeros aún eligen tuberías tradicionales de acero inoxidable o tuberías soldadas de titanio, en lugar de tuberías sin costuras de titanio y aleación de titanio con un mejor rendimiento.

En esta etapa, además de la preparación de tuberías sin costuras de aleación de titanio y titanio, se refieren principalmente al equipo de la industria de tuberías de acero inoxidable y la tecnología de procesamiento para el procesamiento, la alta madurez del proceso, el pequeño espacio de mejora, no puede acortar efectivamente el ciclo de procesamiento y reducir los costos de procesamiento. Para reducir el costo y aumentar la eficiencia, este documento decidió mejorar de la fuente, evitando la fusión tradicional, la forja, la perforación y otros procesos, y llevó a cabo la innovación y optimización del proceso de todo el proceso. El tubo de aleación de titanio se obtiene al fundir billet de tubo hueco fundido, falsificación radial, doble recocido y proceso de mecanizado, que puede acortar el ciclo de procesamiento y reducir efectivamente el costo de producción.

El proceso tradicional de preparación sin costura de la aleación de titanio produce primero el lingote cilíndrico de aleación de titanio a través de la fusión, y adopta un proceso de forja en caliente para preparar la barra, lo que requiere calefacción, preservación de calor, deformación y desollado en cada fuego. Después del acabado de la barra en blanco, el en blanco del tubo se prepara mediante el método de perforación de rodillos cruzados y extrusión en caliente. Finalmente, la tubería sin costura terminada se prepara mediante procesos auxiliares como rodar en caliente, rodillo en frío y mecanizado

La tecnología de preparación de barras tiene un alto consumo de energía, un ciclo de producción largo, una gran pérdida de producción de materias primas y bajo rendimiento. Cuando el método de extrusión en caliente se usa para perfeccionar el toque de tubo, porque el método de extrusión finalmente necesita dejar la cabeza del material, la velocidad de utilización del material es baja, el flujo del proceso es larga y la resistencia de la deformación de la aleación de titanio es grande, la necesidad Para un equipo de extrusión de tonelaje más grande es limitado, y la producción de tubo sin costura de aleación de titanio es limitada. El uso del proceso de perforación de dolla diagonal para preparar el toque de tubo, este proceso tiene un ciclo de procesamiento corto, pero debido a la alta temperatura durante el procesamiento, la organización de productos obtenida es pobre, la mayoría de ellos son organización de canasta o organización Weil, y el equipo Cubre un área grande y tiene un alto consumo de energía.

Para resolver los problemas técnicos anteriores y producir una pipa sin costura de aleación de titanio de alta resistencia y alta tinción con bajo costo de manera rápida y eficiente, se propone un método de aleación de preparación de titanio de titanio y tubos de aleación de titanio. Producción de palanquilla de tubos, falsificación radial, recocido doble y procesos de mecanizado, para obtener tubería de aleación de titanio, como se muestra en la Figura 2. El rendimiento del concreto es utilizar directamente la pistola de plasma o la pistola de haz de electrones para derretir materias primas para producir billet de tubo hueco, y luego Mejore la estructura de la palanquilla de tubo a través de la falsificación radial, luego el recocido doble para uniforme de la estructura y elimine la tensión interna de la falsificación radial, y finalmente adopte el mecanizado para garantizar la calidad y el tamaño de la superficie del tubo terminado. La fundición directa no solo puede acortar el proceso, sino también eliminar de manera efectiva las inclusiones de alta y baja densidad y obtener productos con mayor pureza. A diferencia de la falsificación tradicional, la falsificación radial puede forjar directamente el tubo en blanco, mejorar la eficiencia del procesamiento y la utilización del material. El recocido doble primero promueve la recristalización del producto a alta temperatura, y luego realiza un tratamiento de baja temperatura para homogeneizar el tejido mientras elimina el estrés interno.

Para resolver los problemas técnicos anteriores y producir una pipa sin costura de aleación de titanio de alta resistencia y alta tinción con bajo costo de manera rápida y eficiente, se propone un método de aleación de preparación de titanio de titanio y tubos de aleación de titanio. Producción de palanquilla de tubos, falsificación radial, recocido doble y procesos de mecanizado, para obtener tubería de aleación de titanio, como se muestra en la Figura 2. El rendimiento del concreto es utilizar directamente la pistola de plasma o la pistola de haz de electrones para derretir materias primas para producir billet de tubo hueco, y luego Mejore la estructura de la palanquilla de tubo a través de la falsificación radial, luego el recocido doble para uniforme de la estructura y elimine la tensión interna de la falsificación radial, y finalmente adopte el mecanizado para garantizar la calidad y el tamaño de la superficie del tubo terminado. La fundición directa no solo puede acortar el proceso, sino también eliminar de manera efectiva las inclusiones de alta y baja densidad y obtener productos con mayor pureza. A diferencia de la falsificación tradicional, la falsificación radial puede forjar directamente el tubo en blanco, mejorar la eficiencia del procesamiento y la utilización del material. El recocido doble primero promueve la recristalización del producto a alta temperatura, y luego realiza un tratamiento de baja temperatura para homogeneizar el tejido mientras elimina el estrés interno.

La palanquilla de tubo de fundición se calentó por encima del punto de transición de fase de aleación de titanio β, luego la falsificación radial se realizó tres veces, y luego se realizó un tratamiento térmico doble para obtener el tocho de tubo terminado, como se muestra en la Figura 4. Diferente de la forja tradicional, La falsificación radial puede forjar directamente el toque de tubo, mejorar la eficiencia del procesamiento y la tasa de utilización del material, y al mismo tiempo, el grano fundido del tocho del tubo se destruye por completo a través de una gran cantidad de deformación, y luego el uso de martillo de alta velocidad , de modo que el grano se refine, de modo que se mejoren la densidad, continuidad y propiedades mecánicas del toque de tubo, y se obtenga una excelente organización.

Antes de la falsificación radial, se inserta un mandril en el medio del tubo en blanco y se sujeta a la máquina de forjado radial, y el primer chuck se sujeta en un extremo del tubo en blanco, el martillo se encuentra en el otro extremo del en blanco del tubo, y el segundo Chuck se sujeta al mandril en el mismo extremo que el cabezal de martillo. Antes de forjar tres veces, es necesario reemplazar el mandril, y el diámetro del mandril es 15 ~ 20 mm más pequeño que el diámetro interno del tubo en blanco.

La temperatura de calentamiento está a 80 ~ 100 ℃ por encima del punto de transición de la fase de aleación de titanio β, y el tiempo de retención es ≥ 2 h; La falsificación radial múltiple incluye tres forjadas radiales. En la primera forja radial, se usan cuatro cabezas de martillo plano, y el en blanco del tubo se controla para moverse a lo largo del eje central, la velocidad de mudanza es de 1 ~ 3 m/mi N, la velocidad del martillo es 1 000 ~ 2 000 N/min/min , y la deformación del en blanco del tubo se controla al 40% ~ 80%. Después de la primera falsificación radial, la sección del tubo en blanco es cuadrada en el exterior y redonda en el interior.

En la segunda falsificación radial, se usan cuatro cabezas de martillo plano para controlar el tubo en blanco para girar 40 ~ 50 ° alrededor de su propio eje, luego comienza la falsificación, y el tubo en blanco se mueve a lo largo del eje central, la velocidad de mudanza es de 3 ~ 5 m /MI n, y la velocidad del martillo es de 2 000 ~ 3 000 N/mi N. La deformación del toque de tubo se controla al 30% ~ 60%. Después de la segunda forja radial, la sección del tubo en blanco es octogonal y circular.

Antes de la tercera falsificación radial, es necesario reemplazar el mandril, y el diámetro del mandril es 15 ~ 20 m más pequeño que el diámetro interno del tubo en blanco. Al forjar, se usan cuatro cabezas de martillo curvas, y el diámetro de la superficie de la cabeza del martillo curvo es 80 ~ 120 m más grande que el diámetro exterior del tubo en blanco. La temperatura de la parte de espera se reduce a 40 ~ 60 ℃ por debajo del punto de transición de la fase de aleación de titanio β, y el en blanco del tubo se controla para girar y moverse a lo largo del eje central, la velocidad de rotación es de 300 ~ 600 rpm, la velocidad de mudanza es 3 ~ 5 m/mi n, y la velocidad del martillo es de 50 ~ 100 n/mi n. La deformación del toque de tubo se controla al 30% ~ 40%. Después de la tercera falsificación radial, el producto se restaura al tubo redondo en blanco, y la variable de forma general del tubo de Ti o la tubería TI es ≥ 100%.

El toque de tubo se calienta a 80 ~ 100 ℃ por encima del punto de transición de fase de la aleación de titanio β, y luego la falsificación radial se lleva a cabo tres veces. Después de un martillo de alta velocidad, la temperatura del tocho del tubo aumenta, reduciendo así la resistencia a la deformación, pero al mismo tiempo, la situación de sobrecalentamiento no quemará la pieza de trabajo; Además, en el proceso de tres forjas, el tubo exterior del tubo en blanco se forja de redonda a cuadrado, luego de cuadrado a octágono, y finalmente de octágono a redondeo nuevamente, de modo que el grano fundido del tubo se destruye por completo , y después de un martillo de alta velocidad, la deformación del en blanco del tubo aumenta, de modo que el grano se refina. Como resultado, se mejoran la densidad, continuidad y propiedades mecánicas del billet de tubo, y las propiedades mecánicas aumentan en más del 15%, y la estructura equiaxial o bimodal se obtiene directamente.