TC4鈦環(huán)件軋制工藝通常是以制坯設(shè)備、軋環(huán)機(jī)、熱處理等設(shè)備配置在一起組織生產(chǎn),與傳統(tǒng)的環(huán)件自由鍛造工藝、環(huán)件模鍛工藝、環(huán)件火焰切割相比,具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、設(shè)備噸位小,投資少,加工范圍廣。環(huán)件軋制變形是通過局部變形的積累而實現(xiàn)環(huán)件成形的。與整體模鍛相比,環(huán)件軋制變形力大幅度減小,因而軋制設(shè)備噸位大幅度降低,設(shè)備投資大幅度減少。生產(chǎn)的各種尺寸和截面形狀的環(huán)件,小的質(zhì)量不足1kg,大的可達(dá)到幾噸甚至幾十噸,直徑超過10m。在一臺軋機(jī)上往往不用換輥就可以生產(chǎn)不同規(guī)格的環(huán)件。
2、不需要專用模具,生產(chǎn)成本低。環(huán)件生產(chǎn)只需一套軋輥就能解決生產(chǎn)各種不同型號大小環(huán)件的問題。而采用模鍛生產(chǎn),每一種型號的環(huán)件的生產(chǎn)都需要專造一套模具,每套模具造價都在幾十萬元,造成生產(chǎn)成本的提高。
3、環(huán)件尺寸精度高,加工余量少,材料利用率高。軋制成形的鈦環(huán)件幾何精度與模鍛件相當(dāng),制坯沖孔連皮小,且無飛邊材料消耗。與環(huán)件自由鍛工藝和火焰切割相比,精度大為提高,加工余量大為減少,而且環(huán)件表面不存在自由鍛與馬架擴(kuò)孔的多棱形和火焰切割的粗糙層。聯(lián)邦德國亨利希斯工廠生產(chǎn)直徑小于1000mm的環(huán)件時,外徑誤差可控制在±1mm。
4、環(huán)件內(nèi)部質(zhì)量好。軋制成形的環(huán)件,內(nèi)部組織致密,晶粒細(xì)小,纖維沿圓周方向排列,其拉伸強(qiáng)度和疲勞壽命明顯高于其他鍛造和機(jī)械加工生產(chǎn)的環(huán)件。
5、生產(chǎn)率高。環(huán)件使用軋制生產(chǎn)方法最大生產(chǎn)率已經(jīng)達(dá)到1000件/h,大大高于環(huán)件的自由鍛造和火焰切割,也高于模鍛生產(chǎn)率。在美國,生產(chǎn)一個直徑為4500mm、高度為600mm、質(zhì)量為6t的環(huán)件,只需要一次加熱,由一名工人操作,軋制10mi即可。而用鍛造法,則需要3次加熱,5個工人操作,經(jīng)lh~2h完成。
6、節(jié)省材料。環(huán)件軋制的金屬利用率通常可達(dá)到90%左右,而鍛造法的金屬損失高達(dá)20%~40%。
以上幾方面的原因使得鈦件軋制的成本低于其他生產(chǎn)方式。聯(lián)邦德國曾對各種方法生產(chǎn)的環(huán)件費用進(jìn)行過比較。生產(chǎn)一個直徑為3500mm、高為110mm的45號鋼環(huán)件,用板材彎曲后焊接方法進(jìn)行生產(chǎn)比軋制法生產(chǎn)成本高26%;用自由鍛造法生產(chǎn)比軋制法高77%;用火焰切割法生產(chǎn)比軋制法高160%。英國羅一羅公司制造噴氣發(fā)動機(jī)所用的環(huán)件,采用軋制法代替鍛造法生產(chǎn),每臺發(fā)動機(jī)可降低成本10萬美元。由此可見,對于各類環(huán)件生產(chǎn)特別是航空、航天等領(lǐng)域的發(fā)動機(jī)所用的難變形材料的環(huán)件,軋制制造技術(shù)都具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
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