發(fā)布日期：2019-5-30 15:01:52
鈦合金與模具表面的粘結(jié)比其他金屬?gòu)?qiáng)烈，這是因?yàn)殁伒幕瘜W(xué)活性很高，在與工具接觸的部位使氧化膜發(fā)生還原作用，當(dāng)滑動(dòng)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，則為純凈表面產(chǎn)生大面積接觸創(chuàng)造了條件，導(dǎo)致表面被焊合。焊合的部位分布在金屬沿接觸面劇烈流動(dòng)的區(qū)域。
鈦合金的粘結(jié)傾向給熱模鍛和擠壓造成了很大困難。為了預(yù)防在變形過(guò)程中產(chǎn)生粘結(jié)和減小摩擦，必須正確地選擇變形熱力規(guī)范、模鍛毛坯的結(jié)構(gòu)要素和有效的潤(rùn)滑劑.模鍛鈦合金所用潤(rùn)滑劑必須滿足下述基本要求：
1）在整個(gè)變形過(guò)程中能夠形成牢固而連續(xù)的保護(hù)膜。
2）在加熱和變形過(guò)程中能夠保護(hù)毛坯，防止氧化和氣體污染。
3）具有良好的隔熱性能，使毛坯從爐子轉(zhuǎn)移到模具以及在變形過(guò)程中減少熱量損失。
4）不與毛坯和模具的表面發(fā)生化學(xué)作用。
5）容易涂到毛坯表面上，并便于使該工序機(jī)械化。
6）容易從鍛件表面上清除。
7）能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持潤(rùn)滑性能。
模鍛鋼和其他有色金屬所用的潤(rùn)滑劑不能滿足上述全部要求。石墨與水玻璃和滑油混合的膏狀潤(rùn)滑劑會(huì)使鈦合金表面產(chǎn)生裂紋，其原因是表面上存著脆性的α層，在變形時(shí)被破壞。這些裂紋是應(yīng)力集中源，繼續(xù)變形時(shí)可能向金屬內(nèi)部擴(kuò)展。對(duì)于鈦合金來(lái)說(shuō)，玻璃潤(rùn)滑劑是目前所研制的潤(rùn)滑劑中最好的。在模鍛和局部擠壓變形條件下，如玻璃涂料的成分選擇得當(dāng)，則能保持液態(tài)摩擦。玻璃潤(rùn)滑劑成分應(yīng)含有SiO2，K2O，Na2O，CaO，Al2O3，Li2O，B2O3，BaO，MgO，PbO等氧化物。各種牌號(hào)的玻璃粉成分見(jiàn)表15?表5? 適用于鈦合金模鍛用的玻璃粉化學(xué)成分玻璃粉編號(hào) SiO2 Al2O3 B2O3 Na2O CaO MgO 1 2 3 4 5 6 57～61 61 40 55 34 54 － 3 5 14 1.7 5 17～18 1 35 13 35 8.5 18～20 15 5 2 17 27.5 4～5 6 5 16 7.5 5 － － － － 4.8 － 玻璃潤(rùn)滑劑只有在熔融狀態(tài)才保持潤(rùn)滑性能。潤(rùn)滑劑保持最佳粘度的溫度范圍越寬，潤(rùn)滑效果越好。粘度的變化與玻璃化學(xué)成分有關(guān)（見(jiàn)表6）�？山档驼扯鹊难趸镉蠰i2O，Na2O，K2O，PbO，BaO；而提高粘度的氧化物是SiO2，Al2O3，ZrO2。最佳粘度值等于102.8～104Pa·s。表6 適于鈦合金模鍛用的玻璃潤(rùn)滑劑粘度玻璃 No. 玻璃潤(rùn)滑劑在下述溫度下的粘度/（Pa·s） 800℃ 900℃ 1000℃ 1050℃ 1100℃ 1 2 3 4 5* 6 136400 1067950 437350 － － － 5234 50030 22690 100000 30 1000 784 6507 3156 10000 15 80 － － － 7400 12 50 185 1327 708 4500 － － * 在配制玻璃潤(rùn)滑劑時(shí)用作其他玻璃的添料。鈦合金在950～850℃溫度范圍內(nèi)模鍛時(shí)使用6號(hào)或2號(hào)玻璃粉；在1080～800℃溫度范圍內(nèi)模鍛時(shí)使用4號(hào)（80%）+5號(hào)（20%）或2號(hào)（60%）+3號(hào)（40%）混合玻璃粉。玻璃潤(rùn)滑劑是由玻璃粉、穩(wěn)定劑、固結(jié)劑以及水構(gòu)成的懸浮液。穩(wěn)定劑一般采用粘土或澎潤(rùn)土，用水玻璃、酪素膠或亞硫酸灑精糟作固結(jié)劑，用水作稀釋劑，1000g玻璃粉加水400g。為了潤(rùn)滑劑能粘附在坯料表面上，涂潤(rùn)滑劑前，坯料要進(jìn)行吹砂處理。涂潤(rùn)滑劑的方法有下列幾種：將坯料浸入懸浮液內(nèi)浸涂、用刷子刷到坯料表面上、用噴霧器噴到坯料表面。浸涂時(shí)，懸浮液要經(jīng)過(guò)仔細(xì)攪拌。懸浮液可以不加熱；也可以加熱到80℃以下。一般，坯料在懸浮液內(nèi)浸一下就行了。浸涂后，坯料在空氣中干燥20～30min，也可在60～80℃的烘箱內(nèi)烘干。干燥后，坯料表面涂層厚度大約0.2～0.3mm，如涂層厚度不均勻，應(yīng)去掉重涂。噴霧涂前，坯料最好在烘箱內(nèi)預(yù)熱至150℃左右。噴霧涂涂層厚薄均勻，且容易掌握。涂有玻璃潤(rùn)滑劑的毛坯干燥后，在箱式電爐中加熱時(shí)，應(yīng)放置在耐蝕鋼或耐熱合金底板上；用自動(dòng)化爐或半自動(dòng)爐加熱時(shí)，則放入盒式夾具中。毛坯間要留有足夠的間隔，防止毛坯在加熱過(guò)程中彼此接觸和粘在一起。毛坯不得堆放在底板上。要用專(zhuān)用夾鉗在爐中取放毛坯，并使夾鉗與毛坯的接觸而最小。鈦合金模鍛時(shí)，采用玻璃潤(rùn)滑劑后得到如下效果：
1）由于玻離潤(rùn)滑涂料是良絕熱體，因此，坯料加熱后從爐子轉(zhuǎn)移到模具過(guò)程中的溫降減少。涂有保護(hù)-潤(rùn)滑涂料的鈦合金毛坯的模鍛溫度比未涂涂料的約高60～80℃
2）玻璃潤(rùn)滑劑在坯料表面形成的連續(xù)薄膜絕熱性好，降低了向工具上的熱傳導(dǎo)，因而使型槽表面溫度降低100～150℃，從而使模具壽命提高20%～30%。
3）由于潤(rùn)滑劑的保護(hù)，降低毛坯表面與心部的溫差，有助于提高金屬流動(dòng)的均勻性、塑性，同時(shí)也降低了單位模鍛壓力。
4）由于玻璃潤(rùn)滑劑中的玻璃始熔溫度低于金屬急劇氧化的溫度，防止金屬氧化的作用是從玻璃開(kāi)始熔化以及在加熱的毛坯上剛剛形成粘性膜時(shí)開(kāi)始的。保持的程度取決于粘性膜的厚度，而粘性膜的厚度又決定于懸浮液的密度和玻璃的粘度。研究表明，使用保護(hù)-潤(rùn)滑涂料時(shí)，在加熱到變形溫度的毛坯表面上，α層的厚度小于0.1mm，而未使用涂料時(shí)，α層厚度為0.3～0.5mm。
5）由于玻璃潤(rùn)滑劑在坯料表面所形成的薄膜，在變形過(guò)程中起潤(rùn)滑作用，因而使摩擦因數(shù)減少，利于金屬充填深的型槽。計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果一致，采用玻璃潤(rùn)滑時(shí)，u=0.04～0.06。