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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于變徑管的生產(chǎn)中。通過研究滾珠旋壓工藝參數(shù)對(duì)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，分析了成型過程中一些缺陷的成因，并給出改進(jìn)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(jì)60年代初期作為新工藝在我國(guó)的工業(yè)展覽中得以展示。其在70年代初才逐漸被推廣應(yīng)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(jiǎn)便，容易掌握、工裝簡(jiǎn)單、工模具消耗低等特點(diǎn)，因此在近幾十年來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。文章將在工作角的取值及進(jìn)給率的大小對(duì)鈦合金變徑管的精度和表面質(zhì)量的影響方面進(jìn)行研究。

1 工藝實(shí)驗(yàn)

2.2 進(jìn)給量的影響

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，提高進(jìn)給量有收徑的趨勢(shì)，但會(huì)出現(xiàn)螺旋紋；降低進(jìn)給量，表面光潔度好，但有擴(kuò)徑的趨勢(shì)。由于本次實(shí)驗(yàn)規(guī)格較小、產(chǎn)品表面質(zhì)量要求較高，所以將進(jìn)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(dá)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(shí)，金屬流動(dòng)如圖3所示。

當(dāng)表面剝皮現(xiàn)象出現(xiàn)前后，金屬流動(dòng)如圖4、圖5所示。

滾珠旋壓時(shí)，出現(xiàn)臨界工作角（αc）。當(dāng)α？芨αc時(shí)，金屬流動(dòng)穩(wěn)定。當(dāng)α>αc時(shí)，金屬會(huì)逐漸在滾珠前堆積，進(jìn)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(shí)，準(zhǔn)確確定臨界工作角對(duì)產(chǎn)品的表面影響是非常大的。此次實(shí)驗(yàn)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(shí)，由于徑向金屬變形不均也會(huì)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(yīng)及時(shí)注意避免，文獻(xiàn)[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(shí)驗(yàn)即是如此，只能通過注意潤(rùn)滑、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及送進(jìn)量，盡量減小由此而造成的剝皮現(xiàn)象。在生產(chǎn)前，通過計(jì)算最小減壁量，確定好坯料規(guī)格便會(huì)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(dāng)減壁量過大，表面潤(rùn)滑不充分時(shí)，金屬流動(dòng)受到影響，容易出現(xiàn)螺旋紋。

當(dāng)進(jìn)給量（毫米/分鐘）與轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）或進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）與滾珠直徑大小不協(xié)調(diào)時(shí)外表面也會(huì)出現(xiàn)螺旋紋。進(jìn)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(xiàn)

[1]江樹勇，薛克敏，李春峰，等.基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)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(dá)昌，李茂盛，陳宇.鋼珠旋壓工藝力能參數(shù)的分析及計(jì)算[J].材料科學(xué)與工藝，2002，10（2）：179-182.

[3]稀有金屬材料加工手冊(cè)[S].冶金工業(yè)出版社，1984.

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