TC4 線材輥模拉拔工藝研究
TC4(Ti-6Al-4V)鈦合金是 20 世紀 20 年代發展 起來的一種中等強度 α+β 兩相型鈦合金，該合金憑 借其高強度、 高的比強度和良好的高溫蠕變性能等 優異的綜合性能，并具備良好的生物適應性、高彈性 回復力及耐腐蝕性等特性。 鈦合金的組織和性能主要受化學成分、 變形程 度及熱處理等因素的影響。 一般來說，牌號一旦確 定，其化學成分和熱處理制度也就固定，只能通過提 高變形程度、 細化晶粒的方式提高其性能。 現行的 固定模熱拉生產中，模具結構簡單，尺寸精確，可實 現小批量、多品種生產需要，是當前 TC4 鈦合金線 材的主要加工方法。 但固定模拉拔存在滑動摩擦系 數大、易斷線、道次變形量小、拉線速度低等問題，難 以實現工業化大批量生產。 為此， 本文借鑒純鈦線 材輥模拉拔的成熟技術，將輥模拉拔技術引入 TC4 線材生產，結合 TC4 鈦合金塑性加工特點，設計并 調整優化相關工藝，拉制出了符合要求的 TC4 線材。
1.1 固定模拉拔 固定模拉拔是指線坯涂覆潤滑介質后， 經在線加熱(或不加熱)后通過不同規格孔徑系列孔型模具 實現成形加工生產的方法。 固定模拉拔模具由于孔 型已實現系列化、標準化、孔型固定和結構簡單等優 點被廣泛用于 TC4 線材的拉拔生產中。 用于制作鈦線材拉拔固定模具的材料有硬質合 金、天然金剛石、合成金剛石、聚晶金剛石和陶瓷等， 其中硬質合金拉拔模和聚晶金剛石拉拔模的使用很廣泛。鈦線的固定模拉拔過程中， 線坯和模具孔型壁 存在滑動摩擦， 為此需要在線坯表面連續均勻涂覆 潤滑劑以獲得足夠的潤滑效果。 在小規格線材拉拔 過程中，由于線材規格小，強度低，潤滑介質難以涂 覆均勻等問題，在生產中經常出現“斷絲”現象。 為 此，通過改善潤滑層涂覆質量，提高加熱溫度(不低 于 700℃)，降低走線速度，降低 道次變形量 等工藝 措施在一定程度上可降低“斷絲”風險。 但道次變形量低，其組織和性能往往低于驗收標準。 此外，道次變形量小，拉拔次數呈倍數增加，走線速度低等問題導致了生產效率的大幅下降。 因而，從本質上講，固定模拉拔僅適用于 TC4 線材的小批量生產應用。
1.2 輥模拉拔輥模拉拔不同于固定模拉拔及軋機軋制， 它是靠施加在金屬上的拉拔力帶動輥輪被動旋轉來實現金屬變形的，輥模拉拔所用的輥輪在分布形式上類似于四輥軋機， 實際上它是軋機軋制與固定模拉拔的結合體。 輥模與軋機的區別在于其輥輪是被動旋轉的。 它省去了復雜的傳動系統和控制系統，結構較軋機簡單得多，模架內僅配有可調
式水平、豎直兩組輥輪，加工制造成本大大降低，多機架組合可實現連續生產