本發(fā)明屬于鈦合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ta24-1合金直條焊絲的制備方法。

背景技術(shù)：

ta24-1合金名義成分為ti-3al-2mo-2zr，是一種近α型中強鈦合金。具有優(yōu)異的冷熱加工性能，焊接性能好，無磁性，在海水或者酸性烴類化合物中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，特別適合用作艦船焊接材料。由于ta24-1焊絲使用規(guī)格較小，通常為φ2.0mm～φ3.0mm，該規(guī)格范圍的鈦合金焊絲制備工藝流程長，加工過程不連續(xù)，能源利用效率低下。傳統(tǒng)工藝制備的絲材表面質(zhì)量較差，成品率較低，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，限制了ta24-1合金焊絲的廣泛使用。

通常情況下，ta24-1合金焊絲制備工藝是將鑄錠經(jīng)過自由鍛、精鍛、軋制、扒皮、加熱固定模拉拔，矯直、清洗等工序，制備出需求規(guī)格的絲材。傳統(tǒng)工藝制備的ta24-1絲材，加工過程單重小，通常不大于8kg。熱軋過程單根軋制，拉拔過程多次加熱，能源利用率、效率低。傳統(tǒng)工藝制備的絲材通常采用酸洗或堿洗處理表面，表面質(zhì)量較差。

因此，利用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)ta24-1直條焊絲，存在生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種ta24-1合金直條焊絲的制備方法，解決了現(xiàn)有ta24-1直條焊絲生產(chǎn)效率低下、生產(chǎn)成本高、表面質(zhì)量差的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種ta24-1合金直條焊絲的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，坯料加工：

選取成分、組織均勻的ta24-1鈦合金精鍛坯，置于電阻爐中，在相變點以下加熱，采用一火多道次孔型軋制獲得盤卷坯料；

步驟2，坯料制備：

對步驟1得到的坯料采用無心車扒皮處理、閃光對焊機對焊并進行焊點修磨，獲得冷拉大單重盤卷坯料；

步驟3，絲材輥模冷拉：

對步驟2獲得的坯料采用倒立式輥模拉絲機冷拉，而后采用輥模連拉機冷連拉，根據(jù)冷連拉累積變形量進行大氣退火，然后繼續(xù)用輥模連拉機冷連拉，最終獲得冷拉成型的ta24-1絲材；

步驟4，熱處理及表面處理：

對步驟3獲得的最終規(guī)格絲材大氣氣氛熱處理，而后用轉(zhuǎn)轂矯直，無心磨床磨削，清洗，即獲得高表面質(zhì)量的ta24-1直條焊絲。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1中加熱溫度為相變點以下20℃～70℃，保溫時間為120min～180min。

步驟1中軋制累積變形量為97.8％～98.5％。

步驟1中軋制采用橫列式軋機，在橫列式軋機最后機架增加2縱列機架，3～4次搶頭軋制。

步驟3中倒立式輥模拉絲機冷拉采用減徑孔型的輥模，減徑孔型前孔扁，后孔圓，其參數(shù)包括孔型高h、hˊ，頂圓弧d、dˊ，輥縫s、sˊ，擴張角x、y，拉拔后目標(biāo)尺寸為d0，則孔相應(yīng)參數(shù)為：h＝d0/2-(0.08～0.45)mm，hˊ＝d0/2-(0.06～0.40)mm；d＝(1.05～1.15)d0，dˊ＝(1.03～1.08)d0；s、sˊ根據(jù)輥模結(jié)構(gòu)設(shè)計為(0.12～0.35)mm；擴張角x、y在35°～50°之間。

步驟3中輥模連拉機冷連拉采用規(guī)圓孔型，前孔和后孔的參數(shù)包括孔型高h、hˊ，頂圓弧d、dˊ，輥縫s、sˊ，擴張角x、y，拉拔后目標(biāo)尺寸為d0，則孔相應(yīng)參數(shù)為：h＝d0/2-(0.03～0.15)mm，hˊ＝d0/2-(0.02～0.12)mm；d＝(1.01～1.06)d0，dˊ＝(1.01～1.05)d0；s、sˊ根據(jù)輥模結(jié)構(gòu)設(shè)計為(0.10～0.15)mm；擴張角x、y在15°～30°之間。

步驟3中倒立式輥模拉絲機冷拉速度為40m/min～70m/min，多臺輥模拉絲機連拉拉拔速度35m/min～40m/min。

步驟3中輥模拉拔各道次變形量控制在3％～16％；冷拉過程中累積變形量達到62.8％～76.5％進行大氣退火。

步驟3中大氣退火溫度為600℃～680℃，保溫時間為1h～2h。

步驟4中熱處理的溫度為630℃～680℃，保溫時間為1h～1.5h。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種ta24-1合金直條焊絲的制備方法，通過橫列式和縱列式組合形式軋機獲得較大單重的坯料，并通過閃光對焊和倒立式輥模冷拉獲得大單重盤卷拉拔絲坯，使絲材拉拔作業(yè)過程連續(xù)。通過較大的道次變形量和累積變形量、較高的拉拔速度、冷連拉等方式獲得較高的生產(chǎn)效率。拉拔過程通過輥模的孔型和道次變形量設(shè)計實現(xiàn)了料型控制。采用本發(fā)明制備的ta24-1直條絲材，表面質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)工藝制備的絲材，絲材氫含量≤0.004％，橫向低倍無縮尾、氣孔、分層、裂縫、金屬或者非金屬夾雜等缺陷，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中輥模減徑孔型示意圖，其中a為前孔，b為后孔；

圖2是本發(fā)明中輥模規(guī)圓孔型示意圖，其中a為前孔，b為后孔；

圖3是本發(fā)明制備的ta24-1合金直條焊絲的h含量圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種ta24-1合金直條焊絲的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，坯料加工：

將縱、橫向組織均勻的ta24-1合金精鍛坯，置于電阻爐中，在相變點以下20℃～70℃加熱，保溫時間120min～180min，采用橫列式軋機，在橫列式軋機最后機架增加2縱列機架，3～4次搶頭軋制，軋制獲得單重為28kg～35kg的盤圓坯。1火次累積變形量97.8％～98.5％。

步驟2，坯料制備：

對步驟1得到的盤圓坯使用無心車扒皮，采用閃光對焊機焊接，打磨焊點并標(biāo)記，獲得卷重為300kg～450kg的大盤卷拉拔坯。

步驟3，絲材輥模冷拉：

對步驟2獲得的大盤卷拉拔坯，用倒立式拉絲機，用圖1所示減徑孔型的輥模，以40m/min～70m/min的速度冷拉拔，拉拔至一定規(guī)格后用多臺輥模連拉機拉拔，拉拔出線速度35m/min～40m/min，最后一道成品輥模拉拔用圖2所示的規(guī)圓孔型輥模拉拔，保證拉拔后絲材尺寸圓度控制在0.04mm以內(nèi)。輥模拉拔各道次變形量控制在3％～16％。ta24-1冷拉過程中，累積變形量達到62.8％～76.5％應(yīng)進行中間退火。

圖1a中前孔-扁和圖1b中后孔-圓的參數(shù)包含孔型高h、hˊ，頂圓弧d、dˊ，輥縫s、sˊ，擴張角x、y。拉拔后目標(biāo)尺寸為d0，相應(yīng)設(shè)計參數(shù)按照如下范圍h＝d0/2-(0.08～0.45)mm，hˊ＝d0/2-(0.06～0.40)mm；d＝(1.05～1.15)d0，dˊ＝(1.03～1.08)d0；s、sˊ根據(jù)輥模結(jié)構(gòu)設(shè)計為(0.12～0.35)mm；擴張角x、y在35°～50°之間設(shè)計。圖1所示的孔型是為了保證ta24-1合金實現(xiàn)快速的輥模冷拉減徑，使目標(biāo)絲材尺寸偏差控制在(+0.05，-0.05)mm以內(nèi)。

圖2a中前孔和圖2b中后孔的參數(shù)包含孔型高h、hˊ，頂圓弧d、dˊ輥縫s、sˊ，擴張角x、y。拉拔后目標(biāo)尺寸為d0，相應(yīng)設(shè)計參數(shù)按照如下范圍h＝d0/2-(0.03～0.15)mm，hˊ＝d0/2-(0.02～0.12)mm；d＝(1.01～1.06)d0，dˊ＝(1.01～1.05)d0；s、sˊ根據(jù)輥模結(jié)構(gòu)設(shè)計為(0.10～0.15)mm；擴張角x、y在15°～30°之間設(shè)計。圖2所示的孔型是為了保證ta24-1合金輥模冷拉絲材尺寸精度的提高，使目標(biāo)絲材尺寸偏差控制在(+0.02，-0.02)mm以內(nèi)。

步驟4，絲材中間退火：

對步驟3中間冷拉拔后62.8％～76.5％變形量后采用電阻爐進行中間大氣退火，退火后繼續(xù)進行輥模冷拉拔。中間大氣退火溫度為600℃～680℃，保溫時間為1h～2h，空冷。

步驟5，熱處理及表面處理：

對步驟4獲得的絲材采用大氣氣氛熱處理。成品熱處理的溫度為630℃～680℃，保溫時間為1h～1.5h，空冷。使用轉(zhuǎn)轂矯直絲材，下斷并切除標(biāo)記的焊點部位，然后用無心磨床磨削、清洗，即獲得表面光亮的ta24-1直條焊絲。

實施例1

步驟1，采用成分、組織均勻的φ85mm規(guī)格單重為28kg～35kgta24-1合金精鍛棒坯，置于箱式電阻爐中，在相變點以下20℃～40℃加熱，爐內(nèi)保溫時間為120min～140min。采用橫列式軋機，在橫列式軋機最后機架增加2縱列機架，3～4次搶頭軋制為φ12.5mm的盤卷坯。

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的盤圓坯料盤圓坯使用無心車扒皮，扒皮量1.2mm，扒皮后采用閃光對焊機將多支物料焊接，打磨焊點并標(biāo)記，獲得卷重為300kg～350kg的大盤卷拉拔坯。

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的φ11.3mm坯料使用倒立式拉絲機，輥模拉拔，拉拔速度40m/min～50m/min，拉拔的道次變形量3％～14％，9～10道次拉拔至φ6.5mm。

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的絲材在電阻爐中退火，退火溫度600℃～630℃，保溫時間為1h～2h，空冷。出爐后采用多臺輥模連拉機進行冷連拉，冷拉拔道次變形量為3％～16％，11～12道次冷連拉至φ3.15mm。拉拔速度35m/min～40m/min。

步驟5，將步驟4得到的φ3.15mm絲材大氣氣氛熱處理，溫度為630℃～650℃，保溫時間為1h～1.5h，空冷。用轉(zhuǎn)轂矯直機矯直φ3.15mm絲材，直線度≤2mm/m，下斷并切除標(biāo)記的焊點部位、清洗的方法獲得干凈、光亮表面的ta24-1φ3.0mm直條焊絲。

實施例2

步驟1，采用成分、組織均勻的φ85mm規(guī)格單重為28kg～35kgta24-1合金精鍛棒坯，置于箱式電阻爐中，在相變點以下40℃～60℃加熱，爐內(nèi)保溫時間為140min～160min。采用橫列式軋機，在橫列式軋機最后機架增加2縱列機架，3～4次搶頭軋制為φ11.5mm的盤卷坯。

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的盤圓坯料盤圓坯使用無心車扒皮，扒皮量0.8mm，扒皮后采用閃光對焊機將多支物料焊接，打磨焊點并標(biāo)記，獲得卷重為350kg～400kg的大盤卷拉拔坯。

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的φ10.7mm坯料使用倒立式拉絲機，輥模拉拔，拉拔速度50m/min～60m/min，拉拔的道次變形量3％～13％，9～10道次拉拔至φ6.10mm。

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的絲材在電阻爐中退火，退火溫度為630℃～650℃，保溫時間為1h～2h，空冷。出爐后采用多臺輥模連拉機進行冷連拉，冷拉拔道次變形量為3％～16％，7～8道次冷連拉至φ3.7mm。拉拔速度35m/min～40m/min。

步驟5，將經(jīng)步驟4得到的絲材在電阻爐中退火，退火溫度630℃～650℃，保溫時間為1h～2h，空冷。出爐后采用多臺輥模連拉機進行冷連拉，冷拉拔道次變形量為3％～16％，8～9道次冷連拉至φ2.15mm。拉拔速度35m/min～40m/min。

步驟6，將步驟5得到的φ2.15mm絲材大氣氣氛熱處理，溫度640℃～660℃，保溫時間為1h～1.5h，空冷。用轉(zhuǎn)轂矯直機矯直φ2.15mm絲材，直線度≤2mm/m，下斷并切除標(biāo)記的焊點部位，而后用無心磨床磨削、清洗的方法獲得干凈、光亮表面的ta24-1φ2.0mm直條焊絲。

實施例3

步驟1，采用成分、組織均勻的φ85mm規(guī)格單重為28kg～35kgta24-1合金精鍛棒坯，置于箱式電阻爐中，在相變點以下50℃～70℃加熱，爐內(nèi)保溫時間為160min～180min。采用橫列式軋機，在橫列式軋機最后機架增加2縱列機架，3～4次搶頭軋制為φ10.5mm的盤卷坯。

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的盤圓坯料盤圓坯使用無心車扒皮，扒皮量1mm，扒皮后采用閃光對焊機將多支物料焊接，打磨焊點并標(biāo)記，獲得卷重為400kg～450kg的大盤卷拉拔坯。

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的φ9.5mm坯料使用倒立式拉絲機，輥模拉拔，拉拔速度60m/min～70m/min，拉拔的道次變形量7％～16％，9～10道次拉拔至φ5.35mm。

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的絲材在電阻爐中退火，退火溫度650℃～680℃，保溫時間為1h～2h，空冷。出爐后采用多臺輥模連拉機進行冷連拉，冷拉拔道次變形量為5％～14％，10～11道次冷連拉至φ2.65mm。拉拔速度35m/min～40m/min。

步驟5，將步驟4得到的φ2.65mm絲材大氣氣氛熱處理，溫度650℃～680℃，保溫時間為1h～1.5h，空冷。用轉(zhuǎn)轂矯直機矯直φ2.65mm絲材，直線度≤2mm/m，而后下斷并切除標(biāo)記的焊點部位，而后用無心磨床磨削、清洗的方法獲得干凈、光亮表面的ta24-1φ2.5mm直條焊絲。

本發(fā)明制備ta24-1直條焊絲，較大單重軋制，大盤卷輥模冷拉，拉拔絲材轉(zhuǎn)轂矯直，后磨削，清洗獲得干凈表面。該方法生產(chǎn)效率較傳統(tǒng)工藝大幅提高，單位重量的能耗降低，生產(chǎn)成本顯著降低。該方法制備的直條焊絲，橫向低倍無縮尾、氣孔、分層、裂縫、金屬或者非金屬夾雜等缺陷，外觀質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)酸堿洗表面，氫含量≤0.004％，制備的典型規(guī)格直條焊絲的氫含量見圖3，直線度≤2mm/m，完全滿足相關(guān)焊絲標(biāo)準(zhǔn)要求。