钛合金变径管的滚珠旋压成型工艺研究

张富平　成小丽　周川

摘 要：滚珠旋压成型工艺是一种连续局部塑性成型工艺，以其加工精度高，表面质量好的特点，被广泛应用于变径管的生产中。通过研究滚珠旋压工艺参数对产品精度及表面质量的影响，确定适用于小规格厚壁钛合金变径管成型的参数选择原则。在实验基础上，分析了成型过程中一些缺陷的成因，并给出改进依据。

关键词：钛合金；变径管；滚珠旋

前言

滚珠旋压自20世纪60年代初期作为新工艺在我国的工业展览中得以展示。其在70年代初才逐渐被推广应用在军工、宇航、航空、电子器件和医疗器械等方面。滚珠旋压工艺具有管材产品表面粗糙度好，尺寸精度高、工艺方法简便，容易掌握、工装简单、工模具消耗低等特点，因此在近几十年来被广泛应用于工业的各个领域。文章将在工作角的取值及进给率的大小对钛合金变径管的精度和表面质量的影响方面进行研究。

1 工艺实验

2.2 进给量的影响

根据文献[3]，提高进给量有收径的趋势，但会出现螺旋纹；降低进给量，表面光洁度好，但有扩径的趋势。由于本次实验规格较小、產品表面质量要求较高，所以将进给量确定在0.08～0.15mm/转。产品尺寸偏差及表面质量均能达到较好的水平。

2.3 一些缺陷的成因分析

2.3.1 表面剥皮

表面剥皮现象的出现与工作角（α）有很大关系。滚珠旋压稳定工作时，金属流动如图3所示。

当表面剥皮现象出现前后，金属流动如图4、图5所示。

滚珠旋压时，出现临界工作角（αc）。当α？芨αc时，金属流动稳定。当α>αc时，金属会逐渐在滚珠前堆积，进而产生剥皮现象。所以在加工不同的金属和选取加工量时，准确确定临界工作角对产品的表面影响是非常大的。此次实验中减壁量是确定的，滚珠直径的选择就确定了工作角的大小。如果滚珠大小确定，就可以根据减壁量的大小来确定工作角。

在管壁太厚且加工量小时，由于径向金属变形不均也会出现剥皮现象。这种现象在厚壁坯料的多道次旋压加工中应及时注意避免，文献[4]在这方面有具体的研究。但是，加工量的确定受到坯料规格和产品规格的限制，本次实验即是如此，只能通过注意润滑、调节转速及送进量，尽量减小由此而造成的剥皮现象。在生产前，通过计算最小减壁量，确定好坯料规格便会有效降低金属变形不均引起的剥皮现象。

2.3.2 表面螺旋纹

当减壁量过大，表面润滑不充分时，金属流动受到影响，容易出现螺旋纹。

当进给量（毫米/分钟）与转速（转/分钟）或进给量（毫米/转）与滚珠直径大小不协调时外表面也会出现螺旋纹。进给螺旋线间距的大小决定了产品的表面质量。间距越大，表面质量越差；间距越小，表面质量越好。[1]

3 结束语

3.2 分析了一些缺陷出现的原因及解决方向。

参考文献

[1]江树勇，薛克敏，李春峰，等.基于神经元网络的薄壁筒滚珠旋压成形缺陷诊断[J].锻压技术，2006（3）：79-83.

[2]康达昌，李茂盛，陈宇.钢珠旋压工艺力能参数的分析及计算[J].材料科学与工艺，2002，10（2）：179-182.

[3]稀有金属材料加工手册[S].冶金工业出版社，1984.

[4]李茂盛，张士宏，康达昌，等.滚珠旋压工艺的滚珠直径选择[J].材料科学与工艺.13（6）：594-597.