钛及钛合金锻造生产工艺规程讲解

1、宝鸡富士特钛业（集团）有限公司版 次： A/0钛及钛合金锻造生产工艺规程页 码： 1/16代 号： AS/FST-JS-04-2012更改控制页序号更改章节更改日期更改单编号更改后版次更改人签名版 次： A/0页 码： 2/16代 号： AS/FST-JS-04-2012宝鸡富士特钛业（集团）有限公司钛及钛合金锻造生产工艺规程本工艺规程适用于真空熔炼的钛及钛合金铸锭经加热、 锻造、机加工等工序而制成棒 坯、棒材、板坯、饼环材的生产，制定了每个生产工序的工艺制度和管理要求。1 简明工艺流程见表 1。2 铸锭的准备2.1 生产工艺员在接到生产作业计划后 , 要仔细对计划部分内容进行审核 , 如有问

2、题 ,及时 和计划员沟通 ,确定无误后 ,方可编制生产工艺。并通知相关人员到库房领料。2.2 领料人员应根据 GB/3620.1 钛及钛合金牌号和化学成分及化学成分允许偏差GB/3620.2 及企标的有关规定，核对铸锭合格证，并核对合金牌号、锭号、规格和重量是 否与实物相符，确认无误后，再进行转料。2.3 铸锭转入锻造厂房应摆放整齐， 将标识摆放于易看到的方位或用金属 （记号笔） 在铸 锭的两端或表面将锭号明显标出。2.4 生产工艺员在投料前应仔细研究产品所执行的技术标准， 保证其化学成份能满足该产 品的技术要求。否则，不能投料。2.5 铸锭转入锻造车间后炉工在装炉前必须对铸锭进行涂层， 涂层

3、时将铸锭用垫木或导辊 垫起，并将铸锭表面的杂脏物、油污用清洗剂擦洗干净后再涂防氧化涂层。2.6 涂层时将写锭号的地方不要涂 , 以便装炉前确认锭号是否正确。2.7 涂层的厚度应控制在 0.2 0.4 。涂层后必须干透即 24小时后方可装炉宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 3/16代 号： AS/FST-JS-04-2012表 1 ：主要产品的简明工艺流程铸锭涂层加热锻造打磨刨面打磨加热修磨加热锻造检查锻造热处理称重刻口机加板坯锯切探伤平头倒角取样打磨检查加热 修磨 锻造检查热处理称重机加包装探伤棒材取样 检查 称重 包装 饼环材宝鸡富士特钛业（

4、集团）有限公司钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 4/16代 号： AS/FST-JS-04-20123 加热3.1 加热设备：天燃气炉、电阻炉。3.2 加热前准备。3.2.1 炉工装炉前应认真核对来料的牌号、锭号、规格、支数是否与工艺卡片相符，确认 无误后，方可装炉。3.2.2 加热设备与测温仪表应运转正常，否则不得使用，对测温仪表应每半年校对一次， 并经常检查。 对于科研用料或重要产品， 在生产前应校核炉温。 炉子在大修或长期停用后 开始使用时，应校核炉温，炉子的均温区在正常情况下一个季度校核一次，并做好记录。3.2.3 装炉前炉内应清洁， 不得有钢铁等非金属物及这些金属的

5、氧化皮以及其它影响加热 质量的物质存在。锭坯表面应清洁，不得有油污和其它脏物。3.3 注意事项3.3.1 当坯料的直径或边长大于 300 时, 必须采用分段式加热法 ,加热曲线见图 1，具体 规定见表 2。A预热段B 加热段 C 保温 段图 1 分段加热曲线宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 5/16代 号： AS/FST-JS-04-2012表 2 A、B、C 三段的加热时间坯料的直径或 边长（）装炉温 度装炉温度下的预 热时间（ 分）A 段加热升温所需时间 （ 分 ）B 段加热温度下的保 温时间（分）C段7208208008501501802

6、4015021065072080085012015018010015055065080085010012015090100450550800850901208090300450800850901007080250300加热温度1205060200250加热温度9050150250加热温度6040100150加热温度4030100 以下加热温度30303.3.2 装炉时料应放在炉膛的均温区，电炉加热时坯料与发热体之间的距离应大于100 ，用天然气炉加热时，坯料与火焰之间的距离应大于 300 ，不能使火焰与坯料直接接触， 防止加热不均和局部过烧。3.3.3 当不同牌号或锭号的铸锭或坯料同装一炉时，

7、 应给予明显标记， 并将坯料在炉内的位 置标记在炉工记录本上，不得混料，同锭号的料装一炉时，每支料的节号在炉内的位置也 应记录清楚，节号也不能混。对于饼坯材的坯料在装炉尽量采用立装的方式。3.3.4 装炉量视炉底大小不可过多，锭坯之间应有间隙，以保证加热均匀。3.3.5 在加热过程中，应始终保持炉内为微氧化气氛，以减少锭坯吸氢。3.3.6 在自动测温仪表上的记录纸上，炉工应注明日期、本班被加热坯料的牌号、锭号、 节号、规格及操作者的姓名。且妥善保管，每月底交生产技术部门统一保存。3.3.7 加热过程中，若设备发生故障，不能继续生产，因加热保温时间超过表 3 规定时， 可采取降温措施。将加热温度

8、降低 100200保温，但不得超过 24 小时（大料取上限， 小料取下限）。否则应做扒炉处理。对降温和扒炉料应在记录本上作详细记录，并对扒炉料 应作好标记。宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 6/16代 号： AS/FST-JS-04-2012表3坯料的直径或边长 （ ）加热温度下允许的最长保温时间 （ 分）7208203606507203305506503004005502703504002402503502102002501501502001201001509060100754 锻造4.1 锻造设备 :2000t 油压机 750 空气锤4.2

9、 锻前准备4.2.1 操作手在生产前首先要看设备运转情况记录 ,且试车检查设备运转是否正常 , 若有 问题及时通知维修工进行处理。4.2.2 班组每个成员要明确本班的生产任务，了解工艺卡片上的工艺要求 , 制定出本班的 锻造次序。4.2.3 每个成员依据自己的职责准备好本班生产所需的工具。 象吊钳、 模具、摔子、冲头、 剁刀、卡规、尺子等。4.2.4 对于一些合金料或尺寸较小 （ 小料温降快 ） 的料在锻造前，锤头、摔子、冲头、剁刀 等工具应在 150300温度范围内进行充分预热，以保证锻造质量，防止裂纹产生。4.3 棒材的锻造4.3.1 棒材的锻造主要是拔长 , 整个锻造过程可分为开坯锻造、

10、中间（半成品）锻造和成 品锻造。铸锭第一火锻造称为开坯锻造，其余为中间锻造和成品锻造。宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 7/16代 号： AS/FST-JS-04-20124.3.2 铸锭开坯时，按照“一轻二重三小”的原则。即铸锭开坯时，首先要轻锻、快锻， 每行程压下量要小，纯钛每次不超过 80 ，合金每次不超过 60 ；当总变形量达 20 30%（锻造比 1.25 1.43 ）时，每行程压下量可加大，纯钛为 80100 ，合金为 6080 ；当变形基本结束或温度相当低时，应逐渐减小变形量，以避免产生裂纹。4.3.3 正常进行锻造拔长时，送进量

11、（ Lo）一般为锤头宽度（ B）的 0.75 ，即 Lo=0.75B。 例如:对于 2000t 油压机， B=400，那么 Lo=0.75B=338 , 而压下量不得大于送进量的 2/3 ，即 ho-h=2/3 Lo。以免产生折叠 , 造成必须打磨 , 浪费人力且影响成品率。若工艺卡 没有要求满锤头锻 , 一般按正常锻造对待。4.3.4 成品（摔圆完就可以交货的产品 ） 的前一火 ,要将坯料进行倒棱 ,即八方或十二方 , 尺寸大小要合适 , 不要太大也不要太小 , 太大摔圆时容易造成折叠和不能完成此火摔圆工 序 , 太小不能满足成品尺寸。4.3.5 成品棒材的锻造主要是摔圆，摔圆时 ,第一遍要

12、轻压 ,以免压折,第二遍在加大压下 量,每根棒材最少压三遍 , 保证工艺卡要求的外径尺寸公差 ,并且利用坯料的余热进行矫 直。若料温太低 ,但弯曲度不符合要求时 , 可重新加热进行矫直 , 矫直加热温度一般取相变 温度以下 150200,保温时间根据料的大小定 , 需要退火的棒材 , 退火后出炉时的温度 正好可以进行矫直。4.3.6 弯曲度的要求 :开坯和中间锻造后对坯料的弯曲度没有特殊要求 ,成品锻造时 ,对于 黑皮交货的棒材其弯曲度为不大于 6 /m。对于光棒交货的棒材其弯曲度为不大于 3/m。4.3.7 每火锻造完,按照工艺卡的要求长度进行热切 , 热切温度见表 5 ,因为,若温度太高

13、, 不易切断且容易变形而影响坯料尺寸 , 若温度太低,需要的压力大 ,也不安全。两端的切斜 度不大于直经的 10%,且不得有明显的马蹄型 , 对于成品棒材不采用热切。4.3.8 对于切下来的料头必须要称重 , 将重量填写在工艺卡片上和记录本上 , 用沥青或其 它方法写上牌号、锭号、字迹要清晰 , 并按牌号分类堆放整齐。4.3.9 每支料上均要用标清牌号、锭号、节号、规格 ,并且堆放整齐 , 以防混料。认真填写 工艺卡上的每一栏。4.4 板坯的锻造4.4.1 锻造的板坯一般供轧制用料 , 轧机用料尺寸及铸锭的规格见表 4.宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0

14、页 码： 8/16代 号： AS/FST-JS-04-20124.4.2 铸锭出炉后 ,为了能锻造出所需的板坯宽度 , 先将铸锭放在镦粗台上用盖板压扁后 , 再用操作机夹持进行锻造 , 锻造时两头下锤时一定要满锤 , 以保证两头单鼓形外凸 , 这样 的板头利于回收改制。4.4.3 板坯两端宽度方向的切斜度不大于 15 , 两端面厚度方向的切斜度不大于 10 , 热切温度见表 5, 锻后利用板坯的余热要进行校平 , 不平度不大于 7 /m。4.4.4 每块板坯均要标清牌号、锭号、节号、规格 ,并且堆放整齐 ,以防混料。认真填写工 艺卡上的每一栏。表4 供 1200 用板坯尺寸及铸锭规格板坯尺寸（

15、厚宽长 ）铸锭规格一个锭所能锻出的板坯的数量1605007009401040620(3t)6块6块1205007009401040620(3t)（78）块表 5 各种合金热切温度合金牌号剁切温度 （）错切温度 （ ）TA0/TA1/TA2/TA3/TA9/TA10750650650600TA7950850850800TC1 TC2850750750700TC3 TC4 TC6900850800750TC9 TC11950850850800注: 其它合金可参照性能相近的合金温度进行热切。4.5 饼环材锻造4.5.1 锻制饼环材的坯料必须是圆盘锯切下料 , 锯切完后必须进行平头倒角 , 倒角 15

16、 2045。4.5.2 严格执行工艺卡的镦拔变形量 , 镦拔时,一定要记住原轴向和径向 , 以保证最后回 到原轴向,保证流线的正确性。镦粗时勤观察 ,出现歪扭要及时纠正 ,防止出现折叠 ,。4.5.3 饼材是依据工艺卡的要求进行镦拔后 , 最终经过加热后整型而成为所需饼材尺寸 ,宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 9/16代 号： AS/FST-JS-04-2012其公差按工艺卡要求执行。4.5.4 环材的变形工序是坯料先经过加热后镦粗冲孔，再加热进行扩孔或拔长 （ 工艺上制 定）4.5.5 冲孔时冲头要对准中心 , 防止冲偏 . 冲头一般冲进坯

17、料高度的 7/10 左右为宜 , 利于 翻转冲出余料 .4.5.6 扩孔的方法：在一般情况下，采用芯棒扩孔，但有时也采用冲头扩孔法。 扩孔时 芯棒不要选的太小 , 否则, 内孔造成梅花形压痕 ,以刚好能穿入为好 , 每火次可根据情况更 换芯棒。拔长的方法： 采用芯轴外加摔子进行。 对于合金料 ,趁料温度高时 , 先将两头拔到 尺寸, 以防两头部降温快而出现裂纹造成报废。5 热处理5.1 热处理设备：电阻炉5.2 热处理前准备参照工艺规程“ 3. 加热前准备”条款，做好热处理前的准备工作。5.3 注意事项5.3.1 钛及钛合金棒材或试样坯可按表 6 进行热处理表 6牌号加热温度（）保温时间冷却方

18、式TA1、TA2、TA3、TA4、TA9、TA10600-700按 5.3.2空冷TA5、TC1、TC2、TC12、700-850按 5.3.2空冷TA6、TA7750-850按 5.3.2空冷TC3、TC4 、TC4 ELI700-800按 5.3.2空冷TC6普通退火： 700-800按 5.3.2空冷TC9950-1000按 5.3.2空冷+（520-540）TC11940-960按 5.3.2空冷5.3.2 热处理的保温时间根据产品规格规定为 1mm/min+（ 10-30 ）min。对于异形件的热处 理应在编制锻造工艺时，在工艺卡中另行制定加热温度及保温时间。宝鸡富士特钛业（集团）有

19、限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 10/16代 号： AS/FST-JS-04-20125.3.3 装炉时料与料之间、料与炉底应保持不低于 30mm距离。5.3.4 对于直径 8-0120棒材装炉量应控制在 1.5 吨以下；对于直径 40- 80棒材装炉量 控制在 0.8 吨以下；直径小于 40棒材控制在 0.5 吨以下；饼材、环材、锻件的装炉量在 下达锻造工艺流程卡时另行规定。5.3.5 热处理过程中，保温时间达到上述要求时，应立即对热处理产品停止加热，并出炉 进行空冷。产品出炉后应使用耐火砖垫起，与地面保持不低于 50mm距离。并应保证同批 产品在同一外界温度环境

20、下空冷。6 机械加工 机械加工包括需要车光交货的棒材、饼材、环材及其它异型锻件的车削加工 , 板坯的刨铣 加工。不同牌号的产品在车削加工、 刨铣加工前 , 应清扫机床 , 以便于不同牌号钛屑的回收 , 归类。机械加工的速度控制在钛屑不氧化为准，钛屑的颜色为银白色。6.1 车削加工6.1.1 设备:CA6140A、CW6180、D CW61125B6.1.2 加工前准备6.1.2.1 检查设备运转是否正常。6.1.2.2 核对来料是否和工艺卡片相符。6.1.2.3 准确测量来料的实际尺寸 , 确定加工余量。6.1.2.4 选择合适的刀具 ,根据工艺卡 ,准备好所需测量工具。6.1.2.5 在车光

21、或刻口前应打好中心孔。6.1.3 质量要求6.1.3.1 有探伤要求的产品其表面粗糙度 3.2m , 无探伤要求的产品其表面粗糙度 6.3m ,环材的内孔尺寸允许偏差执行负公差 , 其余均执行正公差。具体公差范围见工艺 卡片。6.1.3.2 机加后的产品表面不允许有明显的台阶、 刀痕, 为了使有些产品也为正公差 ,局部 可以有少量氧化皮或锻造缺陷 , 后序在技术标准允许的范围内使用砂轮修磨的方法进行清宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 11/16代 号： AS/FST-JS-04-2012除。6.1.3.3 每一件产品在加工前 , 必须将其标识记

22、录在黑板上或其它地方 , 加工完后立即移 植到原产品上 , 做好产品标识工作 , 以防混料。6.1.3.4 对于锻件等产品， 下料前需刻口 , 刻口前应先测量棒坯的外径 , 若外径符合工艺 按工艺要求长度进行划线 , 若有偏差, 及时通知工艺员。每支料在划完线后立即在每节料 上标明原锭号、节号。6.2 刨铣加工6.2.1 设备 : 龙门铣床 HF-LX1222 端面铣床 HF-DXD6.2.2 加工前准备6.2.2.1 检查设备运转是否正常。6.2.2.2 核对来料是否和工艺卡片相符。6.2.2.3 准确测量锻制板坯的实际尺寸 , 并在床面上找平 , 确定刨铣 量。6.2.2.4 选择合适的刀

23、具 , 安装并校正刀具。6.2.3 刨铣工艺参数见下表 7 和表 8。表7 铣削工艺参数牌号吃刀深度（毫米）铣削速度（米 / 分）走刀量（毫米 / ）TA1 TA2 TA35744 630.3 0.7TC类3522 440.2 0.4TA3515 250.2 0.4表 8 刨削工艺参数牌号吃刀深度（毫米）铣削速度（米 / 分）走刀量（毫米 / ）纯钛6712 180.25 1.0合金4610 120.2 0.56.2.4 质量要求6.2.4.1 板坯刨铣深度单面不得小于 2 ,合金板坯刨铣深度不得小于 3 , 所以把加工 余量应该均匀的分布于两个面上 , 相邻两刀的深度差不应超过 0.5 。在

24、大面上距棱边 30 内允许有局部漏刨外 , 其它部位不允许有漏刨。6.2.4.2 板坯长度方向的四条棱边应加工成 45。的倒角或圆角 , 倒角直边或半径应不小于宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 12/16代 号： AS/FST-JS-04-201210, 端面的四条棱边应加工成 45。的倒角, 但倒角边应不大于 10 。四个顶角应圆滑过 渡。6.2.4.3 两个大面的粗糙度 3.2 m,局部粗糙度 6.3m , 但面积不超过两个大面总 面积的 10%,两侧面的粗糙度 6.3m ，两端面应该刨铣平。6.2.4.4 板坯加工完后 , 应在每块上标明

25、锭号、节号 , 并按锭号堆放。7 打磨（或修磨 ）7.1 设备 :悬挂式砂轮机、落地式砂轮机、手提砂轮机等。对于人搬不动的锻件一般采用悬挂式砂轮机打磨 , 小的锻件可以采用落地式砂轮机或手提 砂轮机。7.2 打磨前准备7.2.1 核对来料是否和工艺卡片相符。7.2.2 检查设备运转是否正常 ,7.2.3 根据来料情况选择合适的砂轮粒度。对于半成品选择粒度号小一点的砂轮, 如 60#或 80#。对于成品选择粒度号大一点的砂轮 , 如 80#或 120#。7.3 注意事项7.3.1 凡是表面有裂纹、折叠、结疤 、徒阶等 , 以及端面飞边、毛刺均应进行打磨。7.3.2 打磨裂纹时 , 应垂直于裂纹方

26、向进行 , 以免打磨方向与裂纹方向一致而掩盖裂纹打 磨不净。7.3.3 打磨缺陷时 , 砂轮应经常移动 ,不得在一处停留时间太长 ,用力过大,造成局部氧化 , 打磨后的表面不得出现兰、黑色。7.3.4 打磨后的表面区域应圆滑过渡 , 不得出现凹坑 。7.4 质量要求7.4.1 缺陷的打磨深度 ; 对于中间坯料的打磨深度不限制 ,直到打磨干净为至 , 经检查员检 查合格后方可转下一道工序。 半成品和成品的修磨深宽比一般应不大于 1:8 ，修磨深度应宝鸡富士特钛业（集团）有限公司 钛及钛合金锻造生产工艺规程版 次： A/0页 码： 13/16代 号： AS/FST-JS-04-2012符合有关技术

27、条件的规定在尺寸公差范围内。7.4.2 打磨工序应认真做好产品的标识移植工作 , 若在需打磨的面上有标识 , 应先将标识 写到不需打磨的面上。不同牌号同规格或着规格相近的坯料同时在现场打磨时 , 一定要分 批进行, 以防混料。8 锭节号管理8.1 锭节号的编制8.1.1 所有的合金产品、纯钛板坯和纯钛饼环材都必须编制锭节号。8.1.2 铸锭在第一火锻造后被切断 ,一般切为 46节, 那么从铸锭的冒口 （头部）的第 1 支 料开始按顺序编为 1、2、3、4。8.1.3 在后面的锻造过程中 , 棒材是否需要继续编制节号 ,按工艺卡的要求进行 ,但切断成 饼环材坯料后必须组逐件编制节号 , 从棒坯头

28、部按顺序编为 1-1 、1-2 、1-3 、1-4 ,2-1 、 2-2 、2-3 、 2-4 。有特殊要求时按工艺卡进行。8.1.4 头部管理 , 当有特殊要求时或标准要求时棒材需要实行头部管理 ,即在第一火锻造 后编号为 1的料的冒口部位标识” T”, 编号为 2那支料和编号为 1尾部相连的那头同样 标识” T”, 依此类推。熔检试样取在编号为 1 的料的冒口部位即标识为” T”的部位。8.1.5 各工序在转料过程中 ,应检查来料是否有锭节号 ,如发现有误 ,退回上道工序。9 锯切9.1 设备 :圆盘锯、带锯 GD4250、 GH4280/909.2 注意事项及质量要求。9.2.1 直径大

29、一些的棒材先刻口再锯切。如果是饼环材下料 , 依据工艺卡的要求在适当的 工序中进行（先划线、 刻口后再锯切）。成品头尾的锯切 , 应在最后的精整工序后进行。 对 于定尺料的锯切 , 也是在精整工序后进行，应仔细检查表面 ,必须错开有缺陷的部位 ,倍尺 料要加上刀口的锯切量。宝鸡富士特钛业（集团）有限公司版 次： A/0钛及钛合金锻造生产工艺规程页 码： 14/16代 号： AS/FST-JS-04-20129.2.2 锯切应按批进行 , 锯切后的产品应标识规格、锭节号 , 并称重,按批堆放。9.2.3 对于切下来的料头写上牌号、锭号、字迹要清晰 , 并按牌号分类堆放整齐 , 以便改 制利用。1

30、0 工序中的低倍检查10.1 为了防止有偏析的产品出厂，对于某些合金或新合金在中间工序中进行低倍检查， 具体见工艺卡片中规定。10.2 检查出有偏析的料，要对偏析区进行定性，对于发现有不能交货的偏析产品，应严 格管理，以免混入合格产品中。11 残料管理11.1 钛及钛合金在锻制工序中，产生的残料分为三个级别，见表 811.2 纯钛板坯的切头按牌号及氧含量分批存放，以便组批、改制。11.3 对于分不清牌号的残料，按等外级单独堆放。11.4 对于有“偏析、 夹杂”的材料，应按批按牌号分类堆放，应逐根逐个在料上注明 “偏 析、夹杂”等永久性字样，严格管理。12 探伤12.1 设备: 超声波探伤仪。122 检查仪器是是否正常，按标准要求用标准试样对探伤仪的灵敏度进行测试。12.3 按照产品所执行的标准对产品逐件进行探伤，对不合格的产品一定标记出