一、鈦及鈦合金的精鍛

鈦及鈦合金棒材生產也常使用徑向鍛造機--精鍛機鍛造。精鍛機生產棒材具有生產效率高、尺寸精確、表面質量好、材料利用率高等特點。

1.精鍛工藝特點

①錘頭鍛打頻率高，每分鐘可達數百次甚至上千次。這種加載方式降低了金屬和工具之間的摩擦因數，鍛件表面光滑，內部變形均勻。

②錘頭鍛打時，每一沖程行程小，變形量小，與金屬接觸面小，可以大大減小變形力及變形功，能降低設備的噸位和提高工具的使用壽命。

③ 錘頭的行程可以任意調節，錘頭的型面對工藝尺寸適應較大，不必更換錘頭可以生產一定尺寸范圍的鍛棒。

④ 鍛造時，四個錘頭的行程保持不變，所以尺寸精度高。

⑤ 可根據壞料在變形過程中溫度的變化，調整送進量。

⑥依靠四個帶有凹槽的錘頭壓縮金屬，金屬只能軸向延伸，所以不會產生周向棱角和裂紋，這與自由鍛時的平砧壓縮不同。

⑦鍛打時將產生很高的三向壓縮應力，可使金屬的塑性提高2~3倍，能獲得很高的道次鍛比。

⑧當進料速度及道次壓下最很大時，將在坯料內部產生很高的熱效應，使變形溫度升高，如TC11合金的溫升可達90℃，過高的溫升會使棒材組織粗化。

1. 精鍛工藝過程

精鍛時的主要工序是拔長，在鍛造過程中，坯料與錘頭既有相對的軸向移動，又有相對的轉動，可以生產圓棒、扁棒、方棒和空心棒材。當坯料一面轉動，一面軸向移動時，可生產圓截面的鍛棒，如圓棒、階梯棒及錐形棒;當坯料只做軸向移動而不進行轉動時，可生產方棒、扁棒等。

用芯棒精鍛空心坯料，可以生產空心棒材。芯棒鍛造有長芯棒鍛造和短芯棒鍛造兩種。芯棒工作部分比空心坯料長度略長時，稱長芯棒鍛造，可生產階梯形或錐形棒；當芯棒工作部分比錘頭工作部分略長時，稱短芯棒鍛造，用于鍛造內孔尺寸均一的管材。

二、鈦及鈦臺金的軋環

鈦及鈦合金環材在鍛造制環坯后，往往也采用碾環機進行環材軋制，以進一步擴徑和減壁，雖不屬于鍛造范鵬，但與鍛造結合很緊密，故把它放在鍛造一章。環軋主要用于生產軸承環、回轉支承環件、齒圈、輪箍、法蘭等。適用于鈦合金、碳鋼、合金鋼、不銹鋼等。碾環有以下特點。

（1）優點

①采用CNC控制技術，軋制過程中對軋制力和鍛件的尺寸進行控制，軋制過程實現自動化，勞動條件好。

② 所需的設備噸位小。

③ 碾制環形件精度高、效率快，省工、省料，經濟效益顯著。

④內在質量優良，軋環變形是徑向壓縮，周向延伸，環件金屬纖維沿圓周連續排列，往往與環件使用中的受力和磨損相適應，所以軋環產品的強度高又耐磨，內在質量優。

常見缺點

① 產生橢圓度。

②軋環后環材的棱角(或圓角)不充滿。

③內外徑易產生錐度，

① 端面有凹坑現象等。

1.碾環機的構造

生產中常用的碾環機有徑向碾環機和徑-軸向碾環機。鈦及鈦合金軋環常采用徑-軸向碾環機。該設備一般由主輥、芯輥、錐輥、托盤及輔助部分構成。

2. 軋環工藝

3. 組環的簡明工藝為：鑄錠→加熱一鍛造→下料→加熱→沖孔一擴孔→加熱一軋環。

4. 軋環前所有工序在自由鍛設備完成，采用自由鍛制造好壞料后，根據成品尺寸要求，在與碾環機相連的計算機中輸入軋制前后環材的外徑、內徑和高度。將坯料按工藝要求加熱后，進行軋制。

三、鈦及鈦合金模鍛

模鍛使金屬材料在一定形狀的模腔內變形，可以生產出形狀和尺寸都很接近成品零件的模鍛件。兩相鈦合金模鍛通常是在低溫(a+β)區域加熱進行。和自由鍛相比，模鍛可以減少零件機械加工工作量和材料的消耗，提高勞動生產率以及提高整批產品的質量穩定性。使用模鍛工藝可以制造形狀十分復雜的鍛件，可以使鍛件獲得良好的纖維組織及高的力學性能。但模鍛需使用大功率的鍛壓設備及昂貴的模具，一般在對零件的組織性能有較高要求而且生產批量比較大時，選用模鍛較合適。鈦合金模鍛件用得最多，多適用于飛機零部件和汽車零部件及汽輪機葉片等形狀比較復雜的鍛造制品的批量生產。

模鍛使用的設備有:蒸汽-空氣錘、高速錘、熱模鍛壓力機、模鍛水壓機、螺旋壓力機和臥式鍛壓機等。

1.模鍛的基本形式及變形特點

模鍛的基本形式有兩種：開式模鍛（產生毛邊的模鍛）和閉式模鍛（不產生毛邊的模鍛）

（1）開式模鍛

開式模鍛變形過程分四個階段：

第一階段 是自由變形或鐓粗變形過程，對某些鍛件可能還帶有局部壓入變形，坯料的高度減小，徑向尺于逐漸增大，直到金屬與模膛內壁接觸為止，這一階段所需的變形力不大。

第二階段 是形成毛邊的過程。第一階段結束時，由于金屬的流動受到模壁阻礙，有助于流向模腔的高度方向，同時開始流入毛邊槽，形成毛邊，當壓下量達到△H2時，出現少量毛邊，此時所需的變形力明顯增大

第三階段 是充滿型腔的過程。由于有了毛邊的阻礙作用，在變形金屬內部形成了更明顯的三向壓應力狀態。在壓下量達到△H3的過程中，金屬不斷流入毛邊槽，并逐漸充滿模腔。這一階段中，毛邊厚度逐漸減小，寬度增大，溫度下降，變形抗力明顯上升，從而造成更大的徑向阻力。這促使金屬流向模腔難充滿的部分，直至最后充滿全部模腔，這階段中，所需的變形力急劇上升。

第四階段 是擠出多余金屬的過程。從理論上講，第三階段結束時，模鍛過程就可以結束了。但由于很難精確地控制坯料的體積，多余的金屬是必須的，一般都出現第四階段。將多余的金屬擠出去，使鍛件達到要求的最終高度。這一階段因為毛邊又薄又寬，溫度也降低了，金屬流出的阻力很大，所需的變形力急劇上升達到最大值。雖然壓下量△H4一般很小(約2mm)，但消耗的能量占整個模鍛過程的 30%~50%。

（2）閉式模鍛

閉式模鍛的特點是模具的可動部分在金屬開始變形之前已進入模具的不可動部分，形成了封閉的模腔。模具的兩部分之間形成的間隙，與變形力作用的方向平行或與作用力成一定角度（等于模鍛斜度）。這個間隙的大小在整個變形過程中不變。在模具行程終了時，金屬充滿模腔，當毛坯體積過大或形狀尺寸選擇不當時，有可能將部分金屬擠向間隙，形成縱向毛邊。閉式模鍛時，由于坯料在完全封閉的狀態下變形，從坯料與模壁接觸開始，側向主壓應力值就逐漸增大，促使金屬的塑性大大提高。同時，由于不形成毛邊，金屬流線沿著鍛件外形分布而不會被切斷，鍛件的組織和力學性能也比開式模鍛的好。

2.模具材料的選擇

對鈦合金鍛造模具材料的主要性能要求是需滿足鍛造工藝所要求的壓力及溫度條件，一般采用耐熱工具鋼。根據鍛造比，需對模具材料的耐蝕性、耐熱疲勞、機械疲勞等參數應予重視。

模具加工費用比較高，選擇模具材質必須考慮鍛造壞料的加熱溫度、鍛造形狀、數量。鍛造形狀復雜的鍛件時，為了防止坯料開裂或模具磨損，應使用多個磨具，分段鍛造。為了鍛坯保溫，防止磨具破裂，模具應加熱到300~500℃使用。