鈦合金變徑管的滾珠旋壓成型工藝研究

張富平　成小麗　周川

摘 要：滾珠旋壓成型工藝是一種連續(xù)局部塑性成型工藝，以其加工精度高，表面質(zhì)量好的特點，被廣泛應用于變徑管的生產(chǎn)中。通過研究滾珠旋壓工藝參數(shù)對產(chǎn)品精度及表面質(zhì)量的影響，確定適用于小規(guī)格厚壁鈦合金變徑管成型的參數(shù)選擇原則。在實驗基礎上，分析了成型過程中一些缺陷的成因，并給出改進依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鈦合金；變徑管；滾珠旋

前言

滾珠旋壓自20世紀60年代初期作為新工藝在我國的工業(yè)展覽中得以展示。其在70年代初才逐漸被推廣應用在軍工、宇航、航空、電子器件和醫(yī)療器械等方面。滾珠旋壓工藝具有管材產(chǎn)品表面粗糙度好，尺寸精度高、工藝方法簡便，容易掌握、工裝簡單、工模具消耗低等特點，因此在近幾十年來被廣泛應用于工業(yè)的各個領(lǐng)域。文章將在工作角的取值及進給率的大小對鈦合金變徑管的精度和表面質(zhì)量的影響方面進行研究。

1 工藝實驗

2.2 進給量的影響

根據(jù)文獻[3]，提高進給量有收徑的趨勢，但會出現(xiàn)螺旋紋；降低進給量，表面光潔度好，但有擴徑的趨勢。由于本次實驗規(guī)格較小、產(chǎn)品表面質(zhì)量要求較高，所以將進給量確定在0.08～0.15mm/轉(zhuǎn)。產(chǎn)品尺寸偏差及表面質(zhì)量均能達到較好的水平。

2.3 一些缺陷的成因分析

2.3.1 表面剝皮

表面剝皮現(xiàn)象的出現(xiàn)與工作角（α）有很大關(guān)系。滾珠旋壓穩(wěn)定工作時，金屬流動如圖3所示。

當表面剝皮現(xiàn)象出現(xiàn)前后，金屬流動如圖4、圖5所示。

滾珠旋壓時，出現(xiàn)臨界工作角（αc）。當α？芨αc時，金屬流動穩(wěn)定。當α>αc時，金屬會逐漸在滾珠前堆積，進而產(chǎn)生剝皮現(xiàn)象。所以在加工不同的金屬和選取加工量時，準確確定臨界工作角對產(chǎn)品的表面影響是非常大的。此次實驗中減壁量是確定的，滾珠直徑的選擇就確定了工作角的大小。如果滾珠大小確定，就可以根據(jù)減壁量的大小來確定工作角。

在管壁太厚且加工量小時，由于徑向金屬變形不均也會出現(xiàn)剝皮現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在厚壁坯料的多道次旋壓加工中應及時注意避免，文獻[4]在這方面有具體的研究。但是，加工量的確定受到坯料規(guī)格和產(chǎn)品規(guī)格的限制，本次實驗即是如此，只能通過注意潤滑、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及送進量，盡量減小由此而造成的剝皮現(xiàn)象。在生產(chǎn)前，通過計算最小減壁量，確定好坯料規(guī)格便會有效降低金屬變形不均引起的剝皮現(xiàn)象。

2.3.2 表面螺旋紋

當減壁量過大，表面潤滑不充分時，金屬流動受到影響，容易出現(xiàn)螺旋紋。

當進給量（毫米/分鐘）與轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）或進給量（毫米/轉(zhuǎn)）與滾珠直徑大小不協(xié)調(diào)時外表面也會出現(xiàn)螺旋紋。進給螺旋線間距的大小決定了產(chǎn)品的表面質(zhì)量。間距越大，表面質(zhì)量越差；間距越小，表面質(zhì)量越好。[1]

3 結(jié)束語

3.2 分析了一些缺陷出現(xiàn)的原因及解決方向。

參考文獻

[1]江樹勇，薛克敏，李春峰，等.基于神經(jīng)元網(wǎng)絡的薄壁筒滾珠旋壓成形缺陷診斷[J].鍛壓技術(shù)，2006（3）：79-83.

[2]康達昌，李茂盛，陳宇.鋼珠旋壓工藝力能參數(shù)的分析及計算[J].材料科學與工藝，2002，10（2）：179-182.

[3]稀有金屬材料加工手冊[S].冶金工業(yè)出版社，1984.

[4]李茂盛，張士宏，康達昌，等.滾珠旋壓工藝的滾珠直徑選擇[J].材料科學與工藝.13（6）：594-597.