本发明专利技术涉及板材热成形技术领域，具体涉及一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺。具体技术方案为：一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，将钛板和钢板通过爆炸焊接的方式连接后，进行退火处理，即得钛钢复合板；在钛钢复合板的表面依次涂覆导电涂层和高温润滑油；将钛钢复合板放入模具内，脉冲电流辅助拉深成形后，进行保压。本发明专利技术解决了现有钛/钢复合板在室温下成形能力有限，并且在高温下界面处会生成金属间化合物层，从而导致拉深成形性能降低，难以成形出复杂零件的问题。难以成形出复杂零件的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺
[0001]本专利技术涉及板材热成形
，具体涉及一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺。
技术介绍
[0002]钛/钢复合板既具有钛的耐蚀性，又有合金钢的高强度，同时具备可以与其他的海上钢结构直接进行焊接的良好综合性能，成为现代化工和桥梁船舶不可或缺的结构材料。对于提高钛/钢复合板在中温下的成形能力对航空航天、石油化工和船舶水利等领域具有极其重要的现实意义。
[0003]例如，在化学工业中，钛在各种酸、碱、盐介质中，除四种无机酸和腐蚀性很强的氯化铝外，都具有很好的稳定性。所以，钛是化学工业中优良的抗腐蚀材料，在石油精炼工厂的真空塔、蒸馏塔、热交换器，化工厂的各种反应塔、沉析槽、搅拌器等得到了越来越广泛的应用。在制盐设备中，钛及其合金具有优异的抗海水及耐氯化物溶液腐蚀及流体冲刷的性能。
[0004]在实际工业生产中，往往需要制备出具有复杂形状的钛/钢复合板结构件，在室温下，钛/钢复合板的成形能力有限，然而，在高温下，钛和钢材都非常容易出现严重的氧化现象，很难在低成本下做到冲压过程中保持真空环境。并且钛钢的热物性差异性过大，因此在一定高温下容易产生金属间化合物层，化合物层的存在会严重影响钛钢复合板的成形性能和力学性能，这严重限制了钛/钢复合板的发展与应用，导致达不到成形出复杂零构件所需的成形能力，即在高温成形过程中钛/钢复合板的成形能力与温度升高并不是呈正比关系，所以热成形温度不宜过高，因此需要在中温下成形出这些工业所需零件。
[0005]电致塑性辅助锻造和弯曲等工序在一些难变形材料中已经获得了一定的应用。中温下，钛/钢复合板已经具有一定的成形能力，为了进一步提高钛/钢复合板的成形能力，以达到成形复杂形状的钛/钢复合板零构件所需的成形能力，电致塑性辅助拉深成形对成形能力的提升至关重要。
[0006]钛/钢复合板在拉深过程完成后会出现一定的回弹现象，减小钛/钢复合板拉深成形件的回弹现象，提高成形零件的质量也是至关重要的。
技术实现思路
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，解决了现有钛/钢复合板在室温下成形能力有限，并且在高温下界面处会生成金属间化合物层，从而导致拉深成形性能降低，难以成形出复杂零件的问题。
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]本专利技术公开了一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，将钛板和钢板通过爆炸焊接的方式连接后，进行退火处理，即得钛钢复合板；在钛钢复合板的表面依次涂覆导电涂层和高温润滑油；将钛钢复合板放入模具内，脉冲电流辅助拉深成形后，进行保压。
[0010]优选的，所述钢板和钛板的厚度比为5～20:1。
[0011]优选的，所述退火处理的温度为540
±
25℃，退火时间为1～4h。
[0012]优选的，所述导电涂层的涂覆厚度为50nm～20μm，所述高温润滑油的涂覆厚度为50nm～20μm。
[0013]优选的，将涂覆有导电涂层和高温润滑油的钛/钢复合板进行保温后，电致塑性辅助中温拉深成形。
[0014]优选的，所述保温的温度为200～500℃，保温时间5～10min。
[0015]优选的，所述模具内设置有脉冲电流辅助成形装置，脉冲电流密度范围为300～350A/mm2。
[0016]优选的，保压时间为10～15min，保压时冲头力保持在5～10Mpa，保压过程中脉冲电源闭合180～300s后，断开电源开关。
[0017]优选的，所述爆炸焊接时使用的炸药的密度为0.92g/cm3，炸药爆速为2200m/s，钛板和钢板的距离设置为10mm。
[0018]本专利技术具备以下有益效果：
[0019]本专利技术的电致塑性辅助钛/钢复合板高温拉深成形的极限拉深比可以达到5.17，可以成形出形状复杂的零件。而且脉冲电流辅助成形不仅能提高钛/钢复合板的成形能力，对拉深成形件在保压过程中还有一定的辅助校形作用，可用于工业化生产。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的工艺实施过程图；
[0021]图2为模具结构示意图；
[0022]图3为凸模伸进凹槽后的结构示意图；
[0023]图中：凸模1、绝缘区2、电刷装置3、脉冲电源4、压边装置5、坯料6、凹模7、底座8、绝缘层9。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]若未特别指明，实施举例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0026]本专利技术公开了一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，包括以下步骤：
[0027](1)将钛板和钢板通过爆炸焊接的方式连接后，进行退火处理，即得钛钢复合板(也可通过热轧的方式获取具有内应力的钛/钢复合板)；其中，复合板的基板和覆板的层厚比为5～20:1。基板选用低碳钢，包括但不限于Q235、Q345、45钢，覆板选用纯钛板或者钛合金板，包括但不限于TA1、TA2、TC4。对爆炸焊接后的钛/钢复合板进行去应力退火处理，退火处理温度为540
±
25℃，退火处理时间为1～4h,即得去应力态的钛/钢复合板。爆炸焊接时使用的炸药的密度为0.92g/cm3，炸药爆速为2200m/s，钛板和钢板的距离设置为10mm。
[0028](2)表面处理：将去应力退火后的钛/钢复合板切割成所需形状大小，为保证良好的导电性，在切好的钛/钢复合板与凸模接触的表面涂上导电涂层，如石墨涂层，涂层厚度为50nm～20μm。为减小拉深过程中凸模与钛/钢复合板之间的摩擦，再在钛/钢复合板表面涂上高温拉深润滑剂或MoS2，厚度为50nm～20μm。
[0029](3)电致塑性辅助高温拉深：将涂覆有导电涂层和高温润滑油的钛/钢复合板在真空状态下进行保温，保温的温度为200～500℃，保温时间5～10min，以保证温度分布均匀，然后在1～3s内快速将其转移至模具上面，以防止拉深过程中温度流失过快，并在中温下快速拉深，中温拉深成形温度为200～500℃。模具内设置有脉冲电流辅助成形装置，脉冲电源的正负极分别通过电刷装置直接与模具的凸模接触和与钛/钢复合板接触，在钛/钢复合板转移至模具后，闭合脉冲电源开关，脉冲电流密度范围为300～350A/mm2，并且在2～3s内完成复杂零件拉深成形。
[0030](4)保压以及辅助校形：由于钛/钢复合板在拉深成形后会发生一定程度的回弹现象，因此在拉深成形后保压10～15min，保压时模具的凸模压力保持在5～10MPa范围内。保压过程中，脉冲电源闭合180～300s后(电流密度范围为300～350A/mm2)，断本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，其特征在于：将钛板和钢板通过爆炸焊接的方式连接后，进行退火处理，即得钛钢复合板；在钛钢复合板的表面依次涂覆导电涂层和高温润滑油；将钛钢复合板放入模具内，脉冲电流辅助拉深成形后，进行保压。2.根据权利要求1所述的一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，其特征在于：所述钢板和钛板的厚度比为5～20:1。3.根据权利要求1所述的一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，其特征在于：所述退火处理的温度为540
±
25℃，退火时间为1～4h。4.根据权利要求1所述的一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，其特征在于：所述导电涂层的涂覆厚度为50nm～20μm，所述高温润滑油的涂覆厚度为50nm～20μm。5.根据权利要求1所述的一种提高钛/钢复合材料拉深成形性能的工艺，其特征在于：将涂覆有...
【专利技术属性】
技术研发人员：张长江，王存，张树志，韩建超，王涛，贾燚，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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