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鈦合金鍛造加熱處理中形成的氧(yǎng)化物鏽(xiù)皮及α殼層很脆,並在(zài)隨後的鍛造或在(zài)終鍛中誘發裂紋或在其後的機械加工過程中造成刀具磨損。因此,建議鈦合金加工在連續鍛造之間清理掉鏽皮及α殼層,並且在鍛件(jiàn)交付用戶前必須(xū)去除(chú)鏽(xiù)皮及α殼層。
鈦合金鍛件的清理技術有兩個方麵:其一是氧化皮的(de)清(qīng)除;其二是α殼(ké)層的(de)清除。鏽皮可用機械方法,如噴砂清除;或用化學(xué)方法,如融溶鹽除鏽法。除鏽方法的選擇決(jué)定於零件大小、複雜程度及(jí)其成本。

噴砂是清除鏽皮的有(yǒu)效方法,它可以清除0.13~0.76mm厚的鏽皮,可用100~150目的鋯砂或(huò)鋼砂,氣壓可達275Pa。雖然噴砂對各種尺寸的鍛件都可,但多(duō)用(yòng)於中(zhōng)、大型鈦合金鍛件。噴砂設備可以采用裝有磨料的滾筒、噴丸(wán)或噴砂裝置。噴砂後要酸洗以去除α殼層。
溶鹽(yán)除鏽是另一種去除氧化皮(pí)的有效方法,且亦隨之酸洗去除α殼層(céng)。一通常采用溶鹽除鏽並酸洗的流程圖,溶液成分及有關參數。溶鹽(yán)除鏽(xiù)用的架子一般是木製的、鈦的或不鏽鋼的,以防在工件和架子之間產生電勢,而產生對工件的電侵蝕或產生電弧。溶鹽除鏽經常用(yòng)於中、小(xiǎo)型鍛件,在大批量鍛件的情況(kuàng)下,操作係統可(kě)完全(quán)自動化。
酸洗用來清除鏽皮下的α殼層,其工(gōng)藝如下(xià):
(1)用噴砂或堿鹽進(jìn)行整體清理。
(2)若采用堿清洗則應在清潔的流動水中充分清洗。
(3)在砂(shā)酸-氫氟酸水溶液中酸洗5~15min。溶液含15%~40%HNO3,1%~5%HF,操作溫度為25~60℃。通(tōng)常酸含量(尤其對於α+β和β合金)常取上述酸含量範(fàn)圍的中間(jiān)值(例如30%~35% HNO3,2%~3%HF,或HNO3與HF的比例為10:1到15:1)。然而HNO3,HF約為2:1的化學(xué)溶液可達到0.025mm/min的清(qīng)除效果,而吸氫少。
采用混合酸時,酸液中鈦含量不斷增加,從而使酸洗效果減退。通常認為鈦含(hán)量12g/L已是高限度,超過該值應將溶液廢棄。可以通過過濾或加入其他有機化學添加劑(jì)進行溶液處理(lǐ),以延長酸洗液的壽命。
(4)在清水中徹底清洗(xǐ)鍛件(jiàn)。
(5)用熱水清洗(xǐ)以加速幹燥,洗畢讓其幹燥。
在(zài)酸洗中對金屬進行清除清(qīng)洗所需(xū)的時間主要由α殼厚度、酸洗槽操作條件、工藝技術(shù)條(tiáo)件的需要和工件吸氫的趨勢幾個(gè)因(yīn)素決定(dìng)。酸洗給鈦合金過度吸氫提供條件,因此必須細心控製。
酸洗中金屬清(qīng)除(chú)速(sù)率一般是(shì)0.03mm/min或更多,這(zhè)一速率強烈(liè)地受下列因素的(de)影響,如合金種類、酸的(de)濃度、溶液溫度及鈦的含量。每個表麵金屬(shǔ)清(qīng)除厚度達0.25~0.38mm通(tōng)常足以清除α殼層。但有(yǒu)時可能需要更多或更少的清除量(liàng),這(zhè)取決於合金種類及處理(lǐ)的鍛件存在的特定條件。
酸洗中每清除0.03mm的表麵金屬則(zé)吸氫可達10×10-6,這取決於特定的酸洗液及濃度溫度條(tiáo)件,在酸洗中α合金(jīn)比(α+β)合金吸氫(qīng)趨勢小,而(α+β)合金又比(bǐ)β合金在酸洗中吸氫趨勢小。
酸洗中吸氫(qīng)趨勢隨金屬清除速率的減小(由於溶液中鈦含(hán)量增加)而增加;隨清洗溫度升高(高於(yú)60℃)而增加;以及隨工件表麵積-體(tǐ)積相對比率的增大而增加。一般說來,在一定溶液濃度及溫度(dù)下金屬清除速率必須超過氫擴散速度。清洗後,如氫(qīng)含量超過鍛件中允許的氫含量140~170cm3/100g,則需增加真空除氫(qīng)退火。
零件不需要酸洗的部分,事先應塗上油漆以保護。但需(xū)注意,夾持零件的(de)掛架隻能與鍛(duàn)件塗有漆層部分(fèn)接觸。