引言

鈦及鈦合金是一種重要的結構金屬，由于其難于提取，因此在20世紀50年代才發展起來。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、生物相容等優異的綜合性能，其產品已經滲透到了航空、航天、艦船、兵器、石油、化工、醫療等各領域。近年來，隨著我國鈦冶煉技術的不斷進步和鈦合金生產工藝的不斷完善，其質量不斷提高，成本不斷降低，應用領域也不斷擴大，鈦合金管的需求也不斷增長。

1、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，也容易造成環境污染，其輔助工序比較多，工作量大。

(2)板(帶)焊接：

該生產方式不宜生產規格多而批量少的產品，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效率高、成本低、壁厚較均勻、內表面質量好、能生產大直徑的管材、投入的設備簡單等優點。

(3)斜軋穿孔：

該生產方式不是很靈活，產品比較單一，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，設備投入少，不用包套和潤滑，不污染環境，模具消耗少，成品率高，加工成本低，使其在鈦合金管坯生產中得到應用。

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動機燃料導管等，為確保安全，鈦合金無縫管仍不能被焊管取代。

2、鈦合金的斜軋穿孔

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工藝的改進及完善。

二輥斜軋穿孔法生產的鈦管坯內外表面易出現起皮、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高質量的管坯。三輥斜軋穿孔法是在二輥斜軋穿孔的基礎上發展起來的，不僅可以生產尺寸精度高、內外表面質量比較好的管坯，而且可生產直徑和壁厚比大于10的薄壁管坯，其生產效率大大提高。不難看出三輥斜軋穿孔相對于二輥斜軋穿孔有較大的優勢，在某些企業的技術改造中，二輥斜軋穿孔有用到一些三輥斜軋穿孔上比較成熟的設計工藝，同時三輥斜軋穿孔機本身的技術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。

3、鈦及鈦合金管的二次穿孔

實際生產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，造成的內折自然會少，即可以減少內表面的缺陷，當第二次穿孔時，軸向阻力比較小，在適當分配壓下量的情況下，內表面缺陷明顯減少。

(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格，具體的加熱次數只能在后續的研究中確定。

(3)轉速方面：

當采用一次穿孔時，由于一次穿孔成型所要求的壓下量大，在穿同樣規格的鈦管時，一次穿孔的轉速要求比較大，二次穿孔時第一次穿孔機的轉速不會很高，管坯的表面質量相對來說較好。

總之，關于二次穿孔在鈦管生產過程中的運用，目前對這方面的研究比較少，具體的參數設定及工藝要求也只能參考，有待于完善。

4、總結

(1)鈦管的生產方法比較多，根據市場對鈦管的要求，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，經常出現軋卡現象。

(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、加工與應用的新進展[J]．材料導報，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純鈦管的工藝研究[J]．稀有金屬材料與工程．1985，14(3)：l1-17．

[4] 王神懷．二次穿孔工藝初探[j]．鋼管．1990(3)：1-3．

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