纯钛管坯热挤压工艺改进

热挤压是纯钛无缝管材生产中的重要工序。金属钛具有极高化学活性，在空气中加热易被气体污染。同时，在挤压过程中钛强烈粘结挤压工模具，导致钛比钢铁材料加工性差。所以，纯钛热挤压生产中通常采用纯铜包套加热+油基石墨润滑工艺。
为进一步提高纯钛管坯的生产率与成材率，科研人员在16.3MN双动卧式油挤压机上采用Φ150mm挤压筒挤压Φ45mm×6mm纯钛管坯，导致挤压比从14.2L升高至22.9L。随着挤压比提高，在生产过程中出现了许多质量问题，包括挤压针粘铜粘钛、管坯内表面铜包套破损、管坯内表面凹坑、频繁闷车、压余超厚等。并出现了批次性的管坯报废问题，造成了很大经济损失。
金属钛及其合金管坯挤压润滑普遍采用半流体油基润滑剂。现挤压生产中使用的油基润滑剂成分配比为15%～25%（体积含量）石墨+气缸油。其中，气缸油的缺点是耐压性差，闪点低，其作用主要是粘合固体润滑剂。气缸油虽然能起到粘接作用，但将其涂抹在预热后的挤压筒与挤压工模具表面时会产生大量有毒烟雾。
采用Φ150mm挤压筒挤压生产Φ45mm×6mm纯钛管使挤压力大幅增高，导致挤压管坯内表面铜包套和挤压针表面之间摩擦力也大幅增高。由于挤压锭坯内孔和挤压针表面之间工艺间隙很小，而油基润滑剂中石墨体积含量仅为15%～25%，所以实际起作用润滑膜层更薄，加上挤压针轻微弯曲变形使局部润滑膜更薄，导致润滑效果不能满足要求，因此需要解决更苛刻条件下的挤压润滑问题。
改进措施为：（1）采用一种新型水基润滑剂（8%石墨+14% MoS2+粘接剂和水，为质量分数）替代现有油基润滑剂进行试验。为尽量减小摩擦力，向该水基润滑剂中掺杂一定数量、摩擦系数更小的固体润滑剂MoS2。（2）铜包套工艺改进。目前，每挤压100t钛管约需7t包套用铜板，价值40～50万元。挤压锭坯外包套是采用0.8mm厚的纯铜板卷筒焊接而成的。如果改用0.5mm壁厚铜板制作外包套，则内、外包套挤压后壁厚相近。因此，采用0.5mm厚铜板进行试验。试验结果表明：
采用水基润滑剂和油基润滑剂相比，润滑剂成本下降80%以上，且无油烟污染。工艺过程简单易行，操作快捷简便，可完全代替现用油基润滑剂。采用0.5mm壁厚铜板制作外包套挤压后包套完好率达100%，管坯内外表面铜包套光滑良好。该方法可节约铜板37.5%，经济效益显著。且由于铜板减薄，能大幅降低人工包套的劳动强度，提高剪板、卷筒、包套等工序的劳动效率，具有较高应用价值。