锻压技术：钛合金锻造的自由锻工艺

　　自由锻主要用于铸锭的初加工，即制造圆戴面、方截面或矩形截面的棒材半成品。单件或小批生产中自由锻比模锻在经济上更合理时，通常也采用自由锻来制造大尺寸毛坯。

　　从铸锭到成品棒材，其锻造过程通常分为三个阶段完成。

　　1.开坯

　　它的始锻(开坯)温度在β转变点以上150～250℃，这时，铸造组织的塑性最好。开始时应轻击、快击使锭料变形，直到打碎初生粗晶粒组织为止。变形程度必须保持在20%～30%范围内。把锭料锻成所需截面，然后切成定尺寸毛坯。

　　铸造组织破碎后塑性增加。聚集再结晶是随温度升高、保温时间加长和晶粒的细化而加剧的，为了防止产生聚集再结晶，必须随晶粒细化逐步降低锻造温度，加热保温时间也要严格加以控制。

　　2.多向反复镦拔

　　它是在β转变点温度以上80～120℃始锻，交替进行2～3次镦粗和拔长，同时交替改变轴线和棱边。这样使整个毛坯截面获得非常均一的具有β区变形特征的再结晶细晶组织。如毛坯在轧机上轧制，可不必进行此种多向镦拔。

　　3.第二次多向反复镦拔

　　它与第一次多向反复镦拔方式一样，但始锻温度取决于锻后半成品是下一道工序的毛坯还是交付产品。若是作下一道工序的毛坯，始锻温度可比β转变温度高30～50℃；若是交付产品，始锻温度则在β转变温度以下20～40℃

　　由于钛的导热率低，在自由锻设备上镦粗或拔长坯料时，若工具预热温度过低，设备的打击速度低，变形程度又较大，往往在纵剖面或横截面上形成X形剪切带。水压机上非等温镦粗时尤其如此。这是因为工具温度低，坯料与工具接触造成金属坯料表层激冷，变形过程中，金属产生的变形热又来不及向四周热传导，从表层至中心形成较大的温度梯度，结果金属形成强烈流动的应变带。变形程度愈大，剪切带愈明显，最后在符号相反的拉应力作用下形成裂纹。因此，在自由锻造钛合金时，打击速度应快些，尽量缩短毛坯与工具的接触时间并尽可能预热工具到较高的温度，同时还要适当控制一次行程内的变形程度。

　　锻造时，棱角处冷却最快。因此拔长时必须多次翻转毛坯，并调节锤击力，以免产生锐角。锤上锻造，开始阶段要轻打，变形程度不超过5%～8%，随后可以逐步加大变形量。

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