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鈦(tài)合金鍛(duàn)造加熱處理中(zhōng)形(xíng)成的氧化物(wù)鏽皮及α殼層很脆,並在隨後的鍛造(zào)或在終鍛中誘發(fā)裂紋或在(zài)其後的機械加工過程中(zhōng)造成刀具磨(mó)損。因此,建議鈦合(hé)金加(jiā)工在連續鍛造之間清理掉(diào)鏽皮及α殼層(céng),並且在鍛件交付用戶前必須去除鏽(xiù)皮(pí)及α殼層。

鈦合金鍛件的清(qīng)理(lǐ)技術有兩個方麵:其一是(shì)氧化皮的清除;其二是α殼層的清除。鏽皮(pí)可用機械方法,如噴砂清除;或用化學方法,如融溶(róng)鹽除鏽法。除鏽方法的選擇決定於零件(jiàn)大小、複(fù)雜程度(dù)及其成本。
噴砂是清除鏽皮的有效方法,它可以清(qīng)除(chú)0.13~0.76mm厚的鏽皮(pí),可用100~150目的(de)鋯砂或鋼砂,氣壓可達275Pa。雖然噴砂對各種尺寸的鍛件(jiàn)都(dōu)可,但多用於中、大(dà)型鈦合金鍛件。噴砂設備可以采用裝(zhuāng)有磨料(liào)的滾筒(tǒng)、噴丸或噴砂裝置(zhì)。噴砂後(hòu)要酸洗以去除α殼層。
溶鹽除鏽是另一(yī)種去除氧化皮的(de)有效(xiào)方法,且亦隨之酸洗(xǐ)去除α殼層。一通常采用溶鹽除鏽並酸洗的流程(chéng)圖,溶液成分及有關參數。溶(róng)鹽除鏽用的架子一般是木製(zhì)的、鈦的或(huò)不鏽鋼的,以(yǐ)防在工件(jiàn)和架子之間產生電勢,而產生對工件的電侵蝕或產生(shēng)電弧。溶鹽除(chú)鏽經常用於中、小型鍛件,在大批量鍛件的情況下,操作係統可完(wán)全自動化。
酸洗用(yòng)來清(qīng)除(chú)鏽皮下的α殼層,其工藝(yì)如下:
(1)用噴砂或堿鹽(yán)進行整體清理。
(2)若采用堿清洗則應在清潔的流動水中充(chōng)分清洗。
(3)在砂酸-氫氟(fú)酸(suān)水(shuǐ)溶液中酸洗5~15min。溶液含15%~40%HNO3,1%~5%HF,操作溫度(dù)為25~60℃。通(tōng)常酸含量(尤(yóu)其對於α+β和β合金)常取上述酸含量範圍的中間值(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(wéi)2:1的化學溶液可達到0.025mm/min的清除效果,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。通常認為鈦含量12g/L已是高限度,超(chāo)過該值應將溶液廢棄。可以(yǐ)通過過濾或加入其他有機化學添加劑進(jìn)行溶液處理,以延長酸洗液的壽命。
(4)在清水中徹底清洗鍛件。
(5)用(yòng)熱水清洗以加速幹燥,洗畢讓其幹燥。
在酸洗(xǐ)中對金屬進(jìn)行清除清洗所需的時間主要由(yóu)α殼厚度、酸洗槽操作條(tiáo)件、工藝技術條(tiáo)件(jiàn)的需要和工件吸氫的趨勢幾個因素決定。酸洗給鈦合金過度吸氫提供條件,因此必須細心控(kòng)製。
酸洗中金屬清除速率一般是0.03mm/min或更多,這一速率強烈地受(shòu)下列因素的影響,如合金種類、酸的濃(nóng)度、溶液溫度及鈦的含量。每(měi)個表麵金屬清除厚度達0.25~0.38mm通常足以清除α殼層。但有時可能需要更多或更少的清除量(liàng),這取決於合金種類及處理的鍛件存在的特定條件。
酸洗中每清除0.03mm的表麵金(jīn)屬則吸氫可達10×10-6,這取決於特定的酸洗液及濃度溫(wēn)度條件,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β合金在(zài)酸洗中吸氫趨勢小。
酸洗中吸氫趨(qū)勢隨金屬清除(chú)速率的減小(由於溶液中鈦含量增加)而增加;隨清洗溫度升高(高於60℃)而增(zēng)加;以及隨工件表麵積-體積相對比(bǐ)率的增(zēng)大而增加。一般說來,在一定溶液濃度(dù)及溫度下金(jīn)屬(shǔ)清除速率必須超過氫擴散(sàn)速度。清洗後,如氫含量超過鍛件中允許的氫含(hán)量140~170cm3/100g,則(zé)需增加真空除氫退火。
零件不需要酸洗的部分(fèn),事先應塗(tú)上油(yóu)漆以(yǐ)保護。但需注意,夾持零件的掛架隻能與鍛件塗有漆層部分(fèn)接觸。