航空军工工医用TC4钛环的轧制技术概述

TC4钛环件轧制工艺通常是以制坯设备、轧环机、热处理等设备配置在一起组织生产，与传统的环件自由锻造工艺、环件模锻工艺、环件火焰切割相比，具有较好的技术经济效果，具体表现在以下几个方面：

1、设备吨位小，投资少，加工范围广。环件轧制变形是通过局部变形的积累而实现环件成形的。与整体模锻相比，环件轧制变形力大幅度减小，因而轧制设备吨位大幅度降低，设备投资大幅度减少。生产的各种尺寸和截面形状的环件，小的质量不足1kg，大的可达到几吨甚至几十吨，直径超过10m。在一台轧机上往往不用换辊就可以生产不同规格的环件。

2、不需要专用模具，生产成本低。环件生产只需一套轧辊就能解决生产各种不同型号大小环件的问题。而采用模锻生产，每一种型号的环件的生产都需要专造一套模具，每套模具造价都在几十万元，造成生产成本的提高。

3、环件尺寸精度高，加工余量少，材料利用率高。轧制成形的钛环件几何精度与模锻件相当，制坯冲孔连皮小，且无飞边材料消耗。与环件自由锻工艺和火焰切割相比，精度大为提高，加工余量大为减少，而且环件表面不存在自由锻与马架扩孔的多棱形和火焰切割的粗糙层。联邦德国亨利希斯工厂生产直径小于1000mm的环件时，外径误差可控制在±1mm。

4、环件内部质量好。轧制成形的环件，内部组织致密，晶粒细小，纤维沿圆周方向排列，其拉伸强度和疲劳寿命明显高于其他锻造和机械加工生产的环件。

5、生产率高。环件使用轧制生产方法最大生产率已经达到1000件/h，大大高于环件的自由锻造和火焰切割，也高于模锻生产率。在美国，生产一个直径为4500mm、高度为600mm、质量为6t的环件，只需要一次加热，由一名工人操作，轧制10mi即可。而用锻造法，则需要3次加热，5个工人操作，经lh~2h完成。

6、节省材料。环件轧制的金属利用率通常可达到90%左右，而锻造法的金属损失高达20%~40%。

以上几方面的原因使得钛件轧制的成本低于其他生产方式。联邦德国曾对各种方法生产的环件费用进行过比较。生产一个直径为3500mm、高为110mm的45号钢环件，用板材弯曲后焊接方法进行生产比轧制法生产成本高26%；用自由锻造法生产比轧制法高77%；用火焰切割法生产比轧制法高160%。英国罗一罗公司制造喷气发动机所用的环件，采用轧制法代替锻造法生产，每台发动机可降低成本10万美元。由此可见，对于各类环件生产特别是航空、航天等领域的发动机所用的难变形材料的环件，轧制制造技术都具有良好的技术经济性。

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