钛杯加工工艺

一　

钛及钛合金平面磨削加工工艺研究　

高英杰　

（宝钛集团有限公司，陕西宝鸡７２１０１４）　

摘要：磁控溅射钛靶靶面加工精度要求很高，采用一般砂轮磨削，砂轮粘附现象严重，磨削精度达不到设计要　求。为此，通过分析钛的物理力学性质，设计制备了专用砂轮。其砂轮的磨粒组成及精度、硬度和粘结剂均与钛　的性质相匹配。通过试验筛选确定了一组合适的磨削参数。其磨削速度ｖｏ＝３５　ｍ／ｓ，工件纵向进速度　：１２～１５　ｍ／ｓ，砂　

轮径向进给运动单行程量ｆ＝０．００５　Ｉ１】，单行程。采用此参数进行磨削，钛靶靶面尺寸精度和粗糙度均可达到设计要求。　关键词：钛及钛合金；平面磨削；磨具；表面粗糙度　中图法分类号：ＴＤ１４６２￣３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—５９３９（２００６）１０—０３３—０３　

１　引　言　

随着人们对钛材性能的认识，钛及钛合金产品　

在实际应用中愈来愈广泛。近几年作者因从事机械　

研制与加工工作，被要求接受大量真空磁控溅射镀　

膜用钛靶靶面精加工任务，这种溅射镀膜用钛靶靶　

面的平面度、粗糙度和厚度公差要求非常严格，国　

内尚无大批量商业产品供应，主要依靠进口，价格　

昂贵。本研究针对钛导热性差、退火态硬度低、塑　

性与韧性好、刚性差、化学活性高及无磁性等特　

点，对比选择了磨削钛溅射靶靶平面的主要工具砂　

轮，此外，对磨削参数进行了对比试验，以确定钛　

及钛合金最佳的磨削工艺，为磁控溅射用钛靶材的　

规模化生产提供可靠的依据。　

２磨削溅射镀膜用钛靶的特点　

磨削真空磁控溅射镀膜的钛靶，有以下的特点　

和技术上的难度。　

（１）磨削工件是平面（图１），凡平面磨削砂轮　和工件的接触面积大，磨削时发热量大，尤其是钛　

的导热性差，其热导率仅为钢的１／４ｔ￣Ｊ，在相同的磨　

削速度下，纯钛和ＴＣ４钛合金磨削温度约为４５＃钢　

的１．５～２倍。特别像图１所示的工件，磨削时发热　

容易产生翘曲变形和烧伤。　

图１加工零件结构示意图　

Ｆｉｇ．１　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　

杯轴数控加工工艺与编程

Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】 目 录

摘 要------------------------------------------------------------------------

第一章 绪 论 ----------------------------------------------------------------

第二章 杯轴零件的加工工艺设计 ------------------------------------------------

杯轴零件图 -------------------------------------------------------------------

零件的结构工艺性分析 ----------------------------------------------------------

毛坯的确定 ------------------------------------------------------------------- 1

主要加工表面方法的确定 --------------------------------------------------------

定位基准和夹紧方案的确定 ------------------------------------------------------

工艺路线的拟定 ----------------------------------------------------------------

第三章 杯轴零件的数控加工工序设计 ---------------------------------------------

钛轧制工艺综述

摘要：介绍了目前国内外钛带卷的加工工艺、生产技术条件及国内钛带卷的生产现状及工艺

流程。同时总结分析了国际目前钛加工的最新工艺及方法。分析认为,国内钛带卷生产中存

在的主要问题是生产技术掌握不完全,设备不配套,轧制工艺自控程度低;制约国内钛带卷工

业化发展的主要因素是生产工艺相对落后及一次性投资过大。随着钛带卷加工技术的重大突

破及各领域钛带用量需求不断增加,国内几条钛带卷生产线相继开工建设,将大力带动国内

钛带卷工业的发展。

关键词：钛加工 轧制工艺 生产技术

1前言：

1.1 钛的用途

钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工

艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生

产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每

年约 8％的增长速度发展。目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30

种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛（TA1、TA2和

TA3）。

钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。

60年代中期，钛及其合金已在一般工业中应用，用于制作电解工业的电极，发电站的冷凝

器，石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结

构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。

中国于1956年开始钛和钛合金研究；60年代中期开始钛材的工业化生产并研制成TB2

合金。

钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝

和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84

战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使

用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。

第６期（总第１８１期）　２０１３年１２月　机械工程与自动化　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　８乙　ＡＵＴ（）ＭＡＴＩ（）Ｎ　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．　文章编号：１６７２—６４１３（２０１３）０６—０２２１—０２　钛及钛合金管加工工艺探讨　朱洪志　，秦建平　，　（１．太原科技大学材料科学与工程学院，山西　太原　司．辽宁　沈阳　１１０１４１）　王召林　，岳海波　０３００２４；２．北方重Ｘ－集团有限公司压延设备分公　摘要：主要介绍了钛管穿孔现阶段的主要加工工艺及其特点，通过二次穿孔在不锈钢中的运用和钛管实际生　产过程中的问题．提出对钛管进行二次穿孔的研究。　关键词：钛；钛合金；无缝管；三辊斜轧；二次穿孔　中图分类号：ＴＧ３７６．９：ＴＧ１４６．２　３　文献标识码：Ａ　０　引言　钛及钛合金是一种重要的结构金属，由于其难于　提取，因此在２Ｏ世纪５Ｏ年代才发展起来。目前，由于　钛及钛合金具有低密度、高比强、耐高温、耐腐蚀、无　磁、生物相容等优异的综合性能，其产品已经渗透到了　航空、航天、舰船、兵器、石油、化工、医疗等各领　域［】　］。近年来，随着我国钛冶炼技术的不断进步和　钛合金生产工艺的不断完善，其质量不断提高，成本不　断降低，应用领域也不断扩大，钛合金管的需求也不断　增长。　１　钛合金管的加工方法　通常钛及钛合金管有挤压、板（带）材焊接和斜轧　穿孔等加工方式，如图１所示。　铸．锭（光）　厂．＿１　ｌ　锻造　Ｉ机械加工　板带　厂上　旋压　弯型　成品管　图１　钛及钛合金生产流程简图　目前，低强度、低合金化的钛及钛合金无缝管的加　工技术比较成熟，均采用冷轧真空退火工艺。通常管　坯制备采用下面３种工艺：　（１）钻孔挤压：该方法变形量大，晶粒小，管坯壁　厚均匀，可制备壁厚较薄的管坯。挤压通常采用玻璃　润滑或包套润滑，玻璃润滑挤压钛管坯工艺在我国还　不是很成熟，同时选择合适的玻璃润滑剂成为其在挤　压中的关键；包套润滑虽然说比较成熟，可以得到较好　的管坯表面，但是包套材料消耗较大，为去除包套耗酸　比较多，也容易造成环境污染，其辅助工序比较多，工　作量大。　（２）板（带）焊接：该生产方式不宜生产规格多而　批量少的产品，焊缝是比较薄弱的地方，焊缝清理时比　较困难，同时该方法具有生产效率高、成本低、壁厚较　均匀、内表面质量好、能生产大直径的管材、投入的设　备简单等优点。　（３）斜轧穿孔：该生产方式不是很灵活，产品比较　单一，也不能制备壁薄的管坯，得到的管坯也不太长，　但该方法金属消耗小，设备投入少，不用包套和润滑，　不污染环境，模具消耗少，成品率高，加工成本低，使其　在钛合金管坯生产中得到应用［＝；］。　随着焊管工艺的改进，尽管其有取代无缝管的趋　势，但是像一些重要的化工装置、航空液压管路及火箭　发动机燃料导管等，为确保安全，钛合金无缝管仍不能　被焊管取代。　２钛合金的斜轧穿孔　钛合金无缝管坯的斜轧穿孔分为两种工艺：二辊　斜轧穿孔法和三辊斜轧穿孔法。三辊斜轧穿孔工艺能　在钛合金中运用，一部分是由于钛合金本身材料的改　收稿日期：２０１３－０３—２２；修回日期：２０１　３—０６—２２　作者简介；朱洪志（１９８６一），　，湖南常德人，在读硕士研究生，主要研究方向：特种钢材深加工技术。