TC4是國內航空航天緊固件領域使用最為廣泛的鈦合金牌號。由于我國鈦合金緊固件研發及制造起步較晚,工藝成熟度還相對較低。緊固件制造過程中的質量控制至關重要,結合生產實際,綜合分析了 TC4螺栓成形過程中常見典型缺陷及形成原因,針對不同的缺陷制定了相應的預防措施,為鈦合金螺絲工藝優化提供支持,促進TC4鈦合金緊固件整體質量的提升。
鈦合金緊固件制造工藝一般包括:常見成形工藝如鐓制、碾桿、縮徑及滾螺紋等,熱處理如退火、固溶及時效等,表面處理有陽極氧化、M0S2涂層、噴涂鋁等)TC4相當于國外的T3-6A1-4V,是航空航天緊固件領域應用最為廣泛的鈦合金材料牌號,產品類型主要包括各種頭型的螺栓、螺釘以及少量螺母。本文簡要介紹了 TC4螺栓在制造過程中存在的常見典型缺陷及成因,并提出了相應的預防措施。
1、 TC4材料特性
TC4是一種中等強度的α+β型雙相鈦合金,含有6%的!相穩定元素A1和4%的β相穩定元素V。該牌號具有優異的綜合性能,長時間工作溫度可達400℃,在航空航天領域得到了廣泛應用)在室溫下退火態TC4顯微組織為大量的α(hep )相+少量的β(bcc )相)滑移系的多少是影響金屬塑性好壞的重要因素 , α相為密排六方結構,其滑移系只有3個,β相為體心立方結構,其滑移系為12個,由于!相滑移系較少,導致其冷變形能力較差;TC4導熱性差、化學活性高,彈性模量小,加工硬化嚴重,刀具壽命短、加工效率較低;磨削時易產生燒傷、變形等缺陷。TC4相變溫度通常為(970-1010)℃,由于淬透性較差,螺栓加工尺寸通常在19mm以下。
2 、TC4鈦合金螺栓通用加工工藝
TC4鈦合金螺栓常見加工工藝為:下料一熱鐓(溫鐓)一噴砂一熱處理(固溶+時效)一精車一滾圓角(頭下R)—滾絲一無損探傷一表面處理。為了保證頭部金屬流線的連續性,提升螺栓的疲勞性能,頭部成形時常采用熱鐓(或溫鐓)方式;精車目的是去除熱處理過程中產生的表面污染層和提高螺紋加工部位表面光潔度;精車后在頭、桿結合部位需要滾圓角強化,提升頭、桿結合處強度,避免在使用過程中岀現掉頭現象;螺紋通常采用一次滾壓成形;螺栓最終性能可達到抗拉強度≥1100MPa,剪切強度≥670MPa。
相關鏈接