鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于900℃～1200℃的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑組合。該潤滑劑組合由新型玻璃配方的外涂粉和玻璃墊兩種玻璃構(gòu)成，分別作用于滾涂階段和擠壓階段。相比現(xiàn)有的同類產(chǎn)品，本發(fā)明的潤滑劑具有更好的防護(hù)潤滑性能。使用本發(fā)明的產(chǎn)品，鈦合金型材表面粗糙度低，缺陷少，可顯著降低修磨率。
【專利說明】鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型玻璃潤滑劑，尤其涉及900°C~1200°C鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金型材是一種重要的近終形的半成品，它僅需少量機(jī)加工或者不需機(jī)加工即可作直接為零件應(yīng)用，結(jié)構(gòu)效益高，目前在航空、醫(yī)療等領(lǐng)域得以大量應(yīng)用。型材的品種規(guī)格越多，可以縮短設(shè)備的研制周期，國內(nèi)外對鈦合金型材制備加工工藝的研究持續(xù)多年。鈦合金型材的制備加工方法主要有軋制法、熱擠壓法、機(jī)加工法、板彎成形法等。其中，熱擠壓法是其他方法無法替代的加工工藝，相對于軋制法，熱擠壓法不需要制備加工一系列軋輥孔型，更適用于鈦合金多品種小批量的生產(chǎn)方式；相對于機(jī)加工法，熱擠壓法不存在機(jī)加工破壞金屬流線導(dǎo)致性能損失問題；相對于板彎成形法，熱擠壓法制備的產(chǎn)品具有更好的剛度；此外，熱擠壓方法是復(fù)雜截面型材、空腹、變截面型材的唯一加工方法，因此，熱擠壓是目前國內(nèi)外生產(chǎn)鈦合金型材的主流工藝技術(shù)。對于鈦合金型材而言，表面質(zhì)量是決定其使用的重要因素。但是，相對于銅合金、鋁合金來說，鈦合金型材難以獲得較高的表面質(zhì)量，其原因是鈦合金變形抗力大，變形均勻擠壓溫度高，而鈦合金高溫下化學(xué)性質(zhì)活潑，易形成氧化硬脆層，且與鐵基合金形成共晶體，導(dǎo)致模具磨損嚴(yán)重，這些對擠壓潤滑提出了較高的要求。
[0003]高溫擠壓條件下，玻璃是一種較為理想的潤滑劑，其良好的潤滑效果已在國內(nèi)外不銹鋼熱擠壓生產(chǎn)中得以廣泛證實。玻璃潤滑劑在高溫具有一定的粘度和較好的絕熱效果，擠壓時使用可以盡可能地使接觸表面的干摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)檫吔缒Σ?，從而提高制品的表面質(zhì)量，延長工模具的使用壽命，而且由于降低了擠壓工模具對金屬錠坯的冷卻作用，減少了工模具對金屬錠坯的摩擦阻力，使金屬流動的不均勻性減少，提高了擠壓制品的性能，并使擠壓能耗降低。
[0004]目前，在國內(nèi)，鈦合金熱擠壓主要采用的潤滑工藝仍是使用銅包套，但是銅包套只適用于擠壓管材等截面形狀簡單的產(chǎn)品，型材的截面形狀復(fù)雜，截面上不同位置金屬流動速度差異大，銅包套工藝無法使用。國外目前的主流的潤滑工藝是在鈦合金型材擠壓生產(chǎn)中采用外涂粉和玻璃墊。但是，現(xiàn)有 的各種玻璃潤滑劑最初并非針對鈦合金型材擠壓而研制，與鈦合金型材擠壓工藝難以匹配，外涂粉用玻璃的粘度過小，與待擠壓錠坯表面接觸時吸熱過多，導(dǎo)致錠坯表面與內(nèi)部溫差過大從而易引發(fā)擠壓時金屬紊流；玻璃墊用玻璃的粘度過大，與待擠壓坯料接觸時不能迅速熔融，易導(dǎo)致堅硬的玻璃顆粒隨金屬進(jìn)入模腔嵌入金屬表面，形成壓坑和嚴(yán)重劃痕，上述兩方面導(dǎo)致采用現(xiàn)有的玻璃潤滑劑組合生產(chǎn)的鈦合金型材表面缺陷及開裂現(xiàn)象嚴(yán)重，表面粗糙度Rz遠(yuǎn)大于80 μ m，成品率低。表面質(zhì)量問題目前已經(jīng)嚴(yán)重制約了鈦合金型材研制和生產(chǎn)，因此，有必要提供一種專用于鈦合金型材熱擠壓的玻璃潤滑劑的組合。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.本發(fā)明的目的
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑的組合。
[0007]2.本發(fā)明的技術(shù)方案
[0008]為實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0009](1) 一種鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑組合，包括外涂粉用玻璃和玻璃墊玻璃，其特征在于:按重量百分比計外涂粉用玻璃成分包括:Si0220~50，Al2O3O~10，CaOO~28，MgOO ~10，BaOO ~5，K2CHNa2OlO ~30, F2O ~5，B2035 ~30，雜質(zhì) O ~2，各成分的重量百分比合計為100 ;按重量百分比計玻璃墊各成分包括:Si0240~70，Al2O3O~15，Ca05~30，MgOO ~10，BaOO ~10，K20+Na202 ~30，F(xiàn)2O ~5，B2O3O ~8，雜質(zhì) O ~2，各成分的重量百分比合計為100。
[0010](2)根據(jù)(1)所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑組合，其為顆?；蚍蹱睿⑶野粗亓堪俜直扔嬐馔糠塾貌ＡУ念w粒組成中120目下所占比例超過80%。
[0011](3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計外涂粉用玻璃的顆粒組成為:120目上:10~20，120目下:80~90。
[0012](4)根據(jù)上述(1)或(2)所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其為顆?；蚍蹱?，并且按重量百分比計玻璃墊用玻璃的顆粒組成為:80目上:50~75，80目下:25~50。
[0013](5)根據(jù)上述⑴所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計外涂粉各成分包括:Si0230~50，Al2O3I~10，Ca05~20，MgOl~10，BaOO~5，K2CHNa2OlO~30，F(xiàn)2I~5，B2033~20，雜質(zhì)O~2，各成分的重量百分比合計為100。
[0014](6)根據(jù)上述(1)所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計玻璃墊各成分包括:Si0240~70，Al2O3I~15，Ca05~25，MgOl~10，BaOO~10，K20+Na202~30，F(xiàn)2O~5，B2O3O~8，雜質(zhì)O~2，各成分的重量百分比合計為100。
[0015]3.本發(fā)明的技術(shù)效果
[0016]本發(fā)明提供的專用于900°C~1200°C鈦合金型材熱擠壓用的玻璃潤滑劑組合，包括上述外涂粉(以下稱為本發(fā)明的外涂粉)和上述玻璃墊(以下稱為本發(fā)明的玻璃墊)。
[0017]本發(fā)明的外涂粉瞬熔性良好，其粘度在900°C~1200°C的作業(yè)溫度下為200泊~400泊，而且其顆粒組成中，120目下所占比例超過80%，比表面積小，易于熔化。所以在接觸熱金屬時本發(fā)明的外涂粉能夠迅速熔融并粘附在其表面，達(dá)到防護(hù)潤滑的目的。
[0018]作用于第二階段的本發(fā)明的玻璃墊對于擠壓起到?jīng)Q定性的作用。其瞬熔性優(yōu)良，粘度小。擠壓時，接觸到鈦合金坯料的玻璃墊受熱瞬間熔融，粘附到流動金屬表面，潤滑?？?。首先迅速熔化的是細(xì)粉，即80目下，所占比例應(yīng)該控制在25%~50%，保證擠壓前期的液相量。然后是粗顆粒，即80目上，所占比例應(yīng)該控制在50%~75%。此時擠壓開始，坯料本身熱量和擠壓熱的釋放，使得擠壓筒內(nèi)溫度持續(xù)升高，但由于玻璃墊顆粒粗細(xì)搭配的方式，液相量始終維持一個平穩(wěn)的產(chǎn)生和供給。所以整個擠壓過程中，玻璃粘度幾乎一直保持550泊左右并形成層層熔化的效果，防護(hù)良好，潤滑均勻，實現(xiàn)接觸表面的干摩擦向邊界摩擦轉(zhuǎn)變的過程。
[0019]憑借上述玻璃潤滑劑組合的優(yōu)點解決了現(xiàn)有玻璃潤滑劑與型材擠壓工藝不匹配導(dǎo)致的開裂、深劃痕、凹坑等各種表面缺陷問題，本發(fā)明的玻璃潤滑劑組合在擠壓過程中軟化點低，在擠壓溫度范圍900°C~1200°C，擠壓比5~120工藝條件下能夠產(chǎn)生良好的擠壓潤滑條件，生產(chǎn)出的型材表面質(zhì)量優(yōu)良，表面粗糙度Rz < 80 μ m。如圖b。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1，采用58#玻璃和110#玻璃做潤滑劑生產(chǎn)的鈦合金型材表面缺陷的照片。其中圖1a顯示了 L型材邊緣部位“缺肉”的表面缺陷；圖1b顯示了L型材背部粗糙，有麻點、壓坑等表面缺陷；圖1c顯示了 T型材立邊開裂、缺失的表面缺陷；圖1d顯示了 T型材背部深劃痕的表面缺陷。
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例2，使用本發(fā)明的外涂粉、本發(fā)明的玻璃墊作為玻璃潤滑劑生產(chǎn)的鈦合金的表面的照片。圖2a、2b、2c、2d分別顯示了 T型材正面、T型材背面、L型材正面、L型材背面的優(yōu)質(zhì)表面。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的玻璃潤滑劑由本發(fā)明的外涂粉、本發(fā)明的玻璃墊兩種玻璃構(gòu)成。
[0023]本發(fā)明的鈦合金型材擠壓用玻璃潤滑劑中的各組成物可從適當(dāng)原料中獲取(如石英砂中的Si02，石灰石中的CaO)，按配方配比配料。例如本發(fā)明的外涂粉中可加入30%的石英砂，20%的十水硼砂，15%的石灰石，5%的硅灰石，15%的純堿，5 %的螢石，10%的長石；本發(fā)明的玻璃墊中可加入40%的石英砂，10%的高嶺土，5%的長石，10%的石灰石，12%的硅灰石，10%的白云石，8%的滑石，2%的碳酸鋇，0.5%的螢石，0.5%的純堿和2%的十水硼砂。用現(xiàn)有方法將適 當(dāng)比例的原料混勻，使均勻度達(dá)到95%以上，然后將配合料放入池窯中熔化并澄清。
[0024]若采用本發(fā)明生產(chǎn)鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，首先將澄清良好的玻璃液引流出窯爐，將玻璃液迅速冷卻并粉碎成顆粒，保證其干燥。采用但不限于球磨的方式將本發(fā)明的外涂粉加工成粉狀，過多重篩，按照所需比例將各級配顆?；靹驗槌善罚徊捎玫幌抻趯伷扑榉绞綄⒈景l(fā)明的玻璃墊加工成顆粒，過多重篩，按照所需比例將各級配顆?；靹驗槌善?。
[0025]鈦合金型材熱擠壓流程如下:將鈦合金錠坯加熱至指定溫度，例如1000°C，出爐，在其表面以滾涂或噴涂的方式施加本發(fā)明的外涂粉，或事先在擠壓筒內(nèi)壁刷涂或噴涂本發(fā)明的外涂粉。此工序完畢之后，在錠坯進(jìn)入擠壓筒之前，將成型之后的玻璃墊放置于待擠壓錠坯與擠壓模具之間，隨后開始擠壓。擠壓完成后，采用堿洗工藝去除制品表面的玻璃層。
[0026]以下通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明，但本發(fā)明不受以下實施例的任何制約。其中總含量略小于或大于100%，可理解為殘余量是無法分析出的成分或雜質(zhì)。
[0027]實施例1
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，包括在鈦合金型材生產(chǎn)的錠坯表面滾涂階段中使用的外涂粉和在錠坯整體的擠壓階段中使用的玻璃墊，其特征在于:按重量百分比計外涂粉各成分包括:Si0220~50，Al2O3O~10，CaOO~28，MgOO~10，BaOO~5，K2CHNa2OlO~30，F(xiàn)2O~5，B2033~30，雜質(zhì)O~2，各成分的重量百分比合計為100 ;按重量百分比計玻璃墊各成分包括:Si0240~70，Al2O3O~15，Ca05~30，MgOO~10，BaOO~.10，K20+Na202~30，F(xiàn)2O~5，B2O3O~8，雜質(zhì)O~2，各成分的重量百分比合計為100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計外涂粉顆粒組成中120目下所占比例超過80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計外涂粉顆粒組成為:120目上:10~20，120目下:80~90。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其為顆粒或粉狀，并且按重量百分比計玻璃墊顆粒組成為:80目上:50~75，80目下:25~50。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計外涂粉各成分包括:Si0230 ~50，Al2O3I ~10，Ca05 ~20，MgOl ~10，BaOO ~5，K2CHNa2OlO ~.30，F(xiàn)2I~5，B2033~20，雜質(zhì)O~2，各成分的重量百分比合計為100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑，其中按重量百分比計玻璃墊各成分包括:Si0240 ~70，Al2O3I ~15，Ca05 ~25，MgOl ~10，BaOO ~10，K20+Na202 ~.30，F(xiàn)2O~5，B2O3O~8，雜質(zhì)O~2，各成分的重量百分比合計為100。
【文檔編號】B21C23/32GK103602361SQ201310481682
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】段素杰, 惠松驍, 徐哲, 鄒豐, 葉文君, 佟學(xué)文, 王建峰, 劉睿, 代春, 劉軍輝, 楊隴林, 馬英, 呂培成, 于洋, 宋曉云, 李成林 申請人:北京天力創(chuàng)玻璃科技開發(fā)有限公司, 北京有色金屬研究總院, 寶鈦集團(tuán)有限公司