發(fā)布日期：2019-5-30 15:01:52
鈦合金與模具表面的粘結(jié)比其他金屬強烈，這是因為鈦的化學活性很高，在與工具接觸的部位使氧化膜發(fā)生還原作用，當滑動持續(xù)時間很長時，則為純凈表面產(chǎn)生大面積接觸創(chuàng)造了條件，導致表面被焊合。焊合的部位分布在金屬沿接觸面劇烈流動的區(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。為了預防在變形過程中產(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)要素和有效的潤滑劑.模鍛鈦合金所用潤滑劑必須滿足下述基本要求：
1）在整個變形過程中能夠形成牢固而連續(xù)的保護膜。
2）在加熱和變形過程中能夠保護毛坯，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程中減少熱量損失。
4）不與毛坯和模具的表面發(fā)生化學作用。
5）容易涂到毛坯表面上，并便于使該工序機械化。
6）容易從鍛件表面上清除。
7）能在較長時間內(nèi)保持潤滑性能。
模鍛鋼和其他有色金屬所用的潤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滑劑會使鈦合金表面產(chǎn)生裂紋，其原因是表面上存著脆性的α層，在變形時被破壞。這些裂紋是應力集中源，繼續(xù)變形時可能向金屬內(nèi)部擴展。對于鈦合金來說，玻璃潤滑劑是目前所研制的潤滑劑中最好的。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，則能保持液態(tài)摩擦。玻璃潤滑劑成分應含有SiO2，K2O，Na2O，CaO，Al2O3，Li2O，B2O3，BaO，MgO，PbO等氧化物。各種牌號的玻璃粉成分見表15?表5? 適用于鈦合金模鍛用的玻璃粉化學成分玻璃粉編號 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 － 玻璃潤滑劑只有在熔融狀態(tài)才保持潤滑性能。潤滑劑保持最佳粘度的溫度范圍越寬，潤滑效果越好。粘度的變化與玻璃化學成分有關（見表6）。可降低粘度的氧化物有Li2O，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滑劑粘度玻璃 No. 玻璃潤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 － － * 在配制玻璃潤滑劑時用作其他玻璃的添料。鈦合金在950～850℃溫度范圍內(nèi)模鍛時使用6號或2號玻璃粉；在1080～800℃溫度范圍內(nèi)模鍛時使用4號（80%）+5號（20%）或2號（60%）+3號（40%）混合玻璃粉。玻璃潤滑劑是由玻璃粉、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。為了潤滑劑能粘附在坯料表面上，涂潤滑劑前，坯料要進行吹砂處理。涂潤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，懸浮液要經(jīng)過仔細攪拌。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，應去掉重涂。噴霧涂前，坯料最好在烘箱內(nèi)預熱至150℃左右。噴霧涂涂層厚薄均勻，且容易掌握。涂有玻璃潤滑劑的毛坯干燥后，在箱式電爐中加熱時，應放置在耐蝕鋼或耐熱合金底板上；用自動化爐或半自動爐加熱時，則放入盒式夾具中。毛坯間要留有足夠的間隔，防止毛坯在加熱過程中彼此接觸和粘在一起。毛坯不得堆放在底板上。要用專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，采用玻璃潤滑劑后得到如下效果：
1）由于玻離潤滑涂料是良絕熱體，因此，坯料加熱后從爐子轉(zhuǎn)移到模具過程中的溫降減少。涂有保護-潤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，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）由于潤滑劑的保護，降低毛坯表面與心部的溫差，有助于提高金屬流動的均勻性、塑性，同時也降低了單位模鍛壓力。
4）由于玻璃潤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始熔化以及在加熱的毛坯上剛剛形成粘性膜時開始的。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-潤滑涂料時，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，α層厚度為0.3～0.5mm。
5）由于玻璃潤滑劑在坯料表面所形成的薄膜，在變形過程中起潤滑作用，因而使摩擦因數(shù)減少，利于金屬充填深的型槽。計算和實測結(jié)果一致，采用玻璃潤滑時，u=0.04～0.06。