本發(fā)明屬于大型筒體件熱軋成型，具體地涉及一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法。

背景技術(shù)：

1、鈦及鈦合金具有密度小、耐腐蝕，抗氧化、比強度高和質(zhì)輕等特點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、石油化工、武器裝備和深海裝備領(lǐng)域，其中深海耐壓殼體是無人潛艇的重要組成部分，它能有效地降低噪聲水平，提高隱蔽性和威脅性，耐壓殼體的完整性是其綜合性能和使用壽命的重要因素。

2、四米級筒體件的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式為：先將坯料進行鍛造沖孔，然后機加減薄和整形，最后將多個筒件進行焊接以達到產(chǎn)品高度要求，此種生產(chǎn)方式的材料利用率低，生產(chǎn)效率低和成本高，而且焊接后筒件存在大量焊縫，使得母材和焊縫組織和性能不均一，綜合性能差，使得筒件使用的風(fēng)險性增加，使用壽命大幅度降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明就是針對上述問題，彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法；本發(fā)明能夠解決目前四米級鈦合金筒體件不能一體成型、組織和性能不均一、材料利用率低、生產(chǎn)成本高、使用安全性低和使用壽命低等問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

3、本發(fā)明提供一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

4、步驟1：熔煉鈦合金鑄錠，檢測鈦合金鑄錠的化學(xué)成分檢測和相變點tβ的實際溫度；

5、步驟2：將步驟1的鈦合金鑄錠開坯，再根據(jù)相變點tβ實際溫度對開坯后的鑄錠進行換向鐓拔和鍛圓，制成棒坯；

6、步驟3：對步驟2制成的棒坯進行沖孔，制成環(huán)坯；

7、步驟4：在步驟3制成的環(huán)坯中插入芯棒，將環(huán)坯的長度拔長至成品筒件長度；

8、步驟5：將步驟4拔長后的環(huán)坯在馬架上進行擴孔；

9、步驟6：將步驟5擴孔后的環(huán)坯軋制成4000mm的筒件；

10、步驟7：對步驟6軋制成的4000mm筒件進行熱處理脹形；

11、步驟8：對步驟7熱處理退火后的筒件進行脹形處理；

12、步驟9：對步驟8脹形后的筒件進行表面和壁厚加工；

13、步驟10：對步驟9機加后的筒件進行成品檢測。

14、進一步地，所述步驟2為：將步驟1制備的鈦合金鑄錠進行加熱，在鍛壓機上進行開坯，再進行4~6火次換向鐓拔和至少一次鍛圓，形成直徑為1800mm的棒坯，每火次換向鐓拔后的中間坯料均進行打磨處理，打磨后的中間坯料表面無裂紋和氧化皮，鍛造工藝依次采用β相區(qū)鍛造和α+β兩相區(qū)鍛造，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間，終鍛溫度≥800℃。

15、進一步地，所述步驟3為：將步驟2制備的棒坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下加熱1800min~2000min，然后用鍛壓機和沖孔模具將棒坯制備成外徑1800mm，內(nèi)徑400mm的環(huán)坯。

16、進一步地，所述步驟4為：將步驟3沖孔后的環(huán)坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下加熱700min~730min，然后插入芯棒，在使用鍛壓機對環(huán)坯進行鍛壓，將其長度拔長至成品筒件長度。

17、進一步地，所述步驟5為：將步驟4拔長后的環(huán)坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下加熱，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間，然后在馬架上擴孔至所需規(guī)格的環(huán)坯。

18、進一步地，所述步驟6為：將步驟5擴孔后的環(huán)坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間，然后放置在軋機上進行擴徑軋制，軋制速度不大于1.4m/s，終軋溫度≥750℃，環(huán)坯外徑軋制到2500mm和3500mm時，回加熱爐進行補溫，補溫溫度為相變點tβ溫度以下20℃~50℃，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間。

19、進一步地，所述步驟7為：將步驟6制備成的外徑4000mm的筒件進行熱處理，熱處理溫度為750℃~800℃，保溫時間120min~180min后出爐空冷。

20、進一步地，所述步驟8為：使用脹形機設(shè)備將步驟7中出爐后的筒件進行脹形。

21、進一步地，所述步驟9為：利用數(shù)控車床對脹形后筒件的表面和厚度進行加工，使筒件件尺寸和表面質(zhì)量符合要求。

22、進一步地，所述步驟10為：使用測厚儀和內(nèi)徑尺對機加后的成品筒件進行成品檢測。

23、本發(fā)明的有益效果。

24、本發(fā)明與現(xiàn)有工藝方法相比，實現(xiàn)了四米級筒件一體成型，保證了筒件組織和性能的均一性，提高了筒件的綜合性能，避開了焊接工序，從根本上杜絕了筒件焊縫的出現(xiàn)以及其引起的弊端，提高了使用的安全性和壽命，提高了材料的利用率和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了深海耐壓殼體在使用性能和生產(chǎn)成本等多方面的要求；在筒件環(huán)軋過程中，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格和實時的軋制溫度，增加回爐補溫工序使坯料回到目標溫度，保證坯料表面和芯部溫度一致，進而保證成品筒件組織、性能、尺寸和表面質(zhì)量的均一性；通過脹形工序可有效的解決軋制后筒件存在的上述問題，大幅度降低機加工序的加工量，提高了材料利用率。

技術(shù)特征：

1.一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，包括主梁，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟2為：將步驟1制備的鈦合金鑄錠進行加熱，在鍛壓機上進行開坯，再進行4~6火次換向鐓拔和至少一次鍛圓，形成直徑為1800mm的棒坯，每火次換向鐓拔后的中間坯料均進行打磨處理，打磨后的中間坯料表面無裂紋和氧化皮，鍛造工藝依次采用β相區(qū)鍛造和α+β兩相區(qū)鍛造，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間，終鍛溫度≥800℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟3為：將步驟2制備的棒坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下加熱1800min~2000min，然后用鍛壓機和沖孔模具將棒坯制備成外徑1800mm，內(nèi)徑400mm的環(huán)坯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟4為：將步驟3沖孔后的環(huán)坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下加熱700min~730min，然后插入芯棒，在使用鍛壓機對環(huán)坯進行鍛壓，將其長度拔長至成品筒件長度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟5為：將步驟4拔長后的環(huán)坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下加熱，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間，然后在馬架上擴孔至所需規(guī)格的環(huán)坯。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟6為：將步驟5擴孔后的環(huán)坯在低于相變點tβ溫度20℃~50℃的環(huán)境下，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間，然后放置在軋機上進行擴徑軋制，軋制速度不大于1.4m/s，終軋溫度≥750℃，環(huán)坯外徑軋制到2500mm和3500mm時，回加熱爐進行補溫，補溫溫度為相變點tβ溫度以下20℃~50℃，加熱時間按照1mm/min加熱速度計算坯料的加熱時間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟7為：將步驟6制備成的外徑4000mm的筒件進行熱處理，熱處理溫度為750℃~800℃，保溫時間120min~180min后出爐空冷。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟8為：使用脹形機設(shè)備將步驟7中出爐后的筒件進行脹形。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟9為：利用數(shù)控車床對脹形后筒件的表面和厚度進行加工，使筒件件尺寸和表面質(zhì)量符合要求。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法，其特征在于，所述步驟10為：使用測厚儀和內(nèi)徑尺對機加后的成品筒件進行成品檢測。

技術(shù)總結(jié)
一種四米級無人深潛用鈦合金無縫筒體的環(huán)軋工藝方法屬于大型筒體件熱軋成型技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括如下步驟：熔煉鈦合金鑄錠，檢測鈦合金鑄錠的化學(xué)成分檢測和相變點Tβ的實際溫度；將鈦合金鑄錠開坯，再根據(jù)相變點Tβ實際溫度對開坯后的鑄錠進行換向鐓拔和鍛圓，制成棒坯；對棒坯進行沖孔，制成環(huán)坯；在環(huán)坯中插入芯棒，將環(huán)坯的長度拔長至成品筒件長度；將環(huán)坯在馬架上進行擴孔；將環(huán)坯軋制成4000mm的筒件；對4000mm筒件進行熱處理脹形；對筒件進行脹形處理；對筒件進行表面和壁厚加工；對筒件進行成品檢測。本發(fā)明能夠解決目前四米級鈦合金筒體件不能一體成型、組織和性能不均一、材料利用率低、生產(chǎn)成本高、使用安全性低和使用壽命低等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：高朋,朱林,韓賓,白仁偉,白潤達
受保護的技術(shù)使用者：遼寧省中科新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30