GB/T 45786-2025 钛及钛合金自耗电极挤压成形规范

　　ICS 25. 120.20 CCS J 62

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 45786—2025

　　钛及钛合金自耗电极挤压成形规范

　　Extrusion formingspecificationsoftitanium and titanium alloy electrodes

　　2025-05-30发布 2025-09-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 45786—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 工艺设备组成 2

　　5 原料要求 3

　　6 挤压工艺 3

　　7 操作要求 6

　　8 检查与记录 7

　　9 存储 7

　　图 1 钛及钛合金自耗电极挤压工艺设备组成示意图 2

　　图 2 电极挤压成形一般工艺流程 4

　　图 3 制备料头过程示意图 4

　　图 4 钛及钛合金自耗电极挤压成形示意图 5

　　表 1 电极挤压成形基本参数 5

　　表 2 典型规格挤压工艺参数 6

　　Ⅰ

　　GB/T 45786—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国冶金设备标准化技术委员会(SAC/TC409)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国重型机械研究院股份公司 、西北工业大学 、西安交通大学 、燕山大学 、西安赛特思迈钛业有限公司 、宝鸡钛业股份有限公司 、西北有色金属研究院 、西安理工大学 、华中科技大 学 、北京航星机器制造有限公司 、太原理工大学 、核兴航材(天津)科技有限公司 。

　　本文件主要起草人 :邱立朋 、吴量 、丘铭军 、胡阳虎 、李磊 、权晓惠 、张立波 、李恒 、洪军 、林起崟 、姚静 、杨未柱 、孙守义 、杨晓康 、王哲 琳 、张 峻 、高 鹏 昌 、陈 曦 、吴 亚 丽 、张 大 伟 、夏 卫 生 、荆 云 海 、寇 鹏 、赫 茂 林 、吴宏刚 、董晓娟 、王旭 、孙锋 、任忠凯 、王 胜 龙 、马 海 宽 、冯 连 强 、东 栋 、刘 亚 星 、李 正 利 、马 永 军 、郭 永 安 、任劲宇 。

　　Ⅲ

　　GB/T 45786—2025

　　钛及钛合金自耗电极挤压成形规范

　　1 范围

　　本文件规定了钛及钛合金自耗电极挤压成形的工艺设备组成 、原料要求 、挤压工艺 、操作要求 、检查 、记录和存储 。

　　本文件适用于钛及钛合金自耗电极的挤压成形 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 2524—2019 海绵钛

　　GB/T 8541 锻压术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 8541界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　钛及钛合金自耗电极 titanium and titanium alloy electrodes

　　供真空自耗电弧熔炼工艺(VAR) 熔炼钛及钛合金坯锭使用的 , 由海绵钛 、钛材返回料及合金添加料组成的棒料 。

　　3.2

　　挤压 extrusion

　　毛坯在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用 ,从模具的孔口或缝隙挤出 ,使之横截面积减小 ,成为所需制品的加工方法 。

　　[来源 :GB/T 8541—2012,3. 1. 22] 3.3

　　单位挤压力 extrusion pressure

　　挤压杆(挤压凸模)单位面积上承受的压力 。

　　[来源 :GB/T 8541—2012,8. 20. 1] 3.4

　　挤压容室 extrusion container

　　在挤压过程中容纳挤压毛坯的容器 。

　　3.5

　　余料 remainder

　　在挤压成形终了 ,没有被挤压出模具的毛坯 。

　　[来源 :GB/T 8541—2012,8. 23,有修改]

　　1

　　GB/T 45786—2025

　　3.6

　　粒度 particlesize

　　颗粒可通过的筛子的最小孔径 。

　　3.7

　　中间合金 masteralloy

　　将一种或几种难熔金属 、非金属(如硼 、硅 、钛等)与一种基体金属(如铝 、铜 、铁等)熔合而成的合金 。注 : 用于在金属熔炼过程中向熔体中添加某些难熔的或者容易氧化 、挥发的元素 。

　　3. 8

　　挤压闷车 blockage in extrusion

　　在挤压过程中 ,材料在模具或挤压筒内不能顺利流动 ,导致挤压杆无法继续推动材料前进 ,使挤压过程中断的情况 。

　　3.9

　　钛材返回料 recycled titanium material

　　来源于钛材加工过程中的边角料 、废品以及钛合金制造中的剩余材料等钛及钛合金残料 。

　　4 工艺设备组成

　　钛及钛合金自耗电极挤压成形(以下简称 “电极挤压成形 ”)基本工艺设备主要由钛及钛合金自耗电极挤压机 、配料混料机 、装料装置和出料装置组成 ,如图 1所示 。

　　标引序号说明 :

　　1— 钛及钛合金自耗电极挤压机 ;

　　2— 配料混料机 ;

　　3— 装料装置 ;

　　4— 出料装置 。

　　注 : 配料混料机为按要求成分比例 ,精准地将 海 绵 钛 、钛 材 返 回 料 以 及 合 金 添 加 料 配 制 成 原 料 ,并 将 其 混 合 均 匀 的设备 。

　　图 1 钛及钛合金自耗电极挤压工艺设备组成示意图

　　2

　　GB/T 45786—2025

　　5 原料要求

　　5. 1 海绵钛

　　5. 1. 1 等级要求

　　海绵钛等级要求应符合 GB/T 2524—2019中 3. 2. 1规定的 0A 级 、0 级和 1 级 。

　　5. 1.2 粒度要求

　　海绵钛的粒度要求如下 :

　　a) 制备的钛及钛合金自耗电极直径不大于 160 mm 时 ,使用的海绵钛应为小粒度产品 ,粒度规格范围为 0. 83 mm~ 12. 7 mm。粒度大于上限(12. 7 mm)的海绵钛质量不大于海绵钛总质量的5% ,其中最大粒度不大于 25. 4 mm;粒度小于下限(0. 83 mm) 的海绵钛质量不大于海绵钛总质量的 5% 。

　　b) 制备的钛及钛合金自耗电极直径大于 160 mm 时 ,使用的海绵钛应为标准粒度产品 ,粒度规格范围为 :0. 83 mm~ 25. 4 mm。粒度大于上限(25. 4 mm)的海绵钛质量不大于海绵钛总质量的5% ,其中最大粒度不大于 40 mm;粒度小于下限(0. 83 mm) 的海绵钛质量不大于海绵钛总质量的 5% 。

　　5. 1.3 外观质量要求

　　海绵钛表面应清洁 ,无目视可见夹杂物 。

　　5. 1.4 挤压前处理要求

　　挤压前 ,海绵钛应放入烘 干 箱 内 进 行 干 燥 。烘 干 箱 设 置 温 度 为 120 ℃ ~ 180 ℃ , 保 温 时 间 4 h~ 6 h。

　　5.2 钛材返回料

　　5.2. 1 钛材返回料牌号应与所要制备的钛锭牌号相同 。

　　5.2.2 钛材返回料的粒度要求应符合 5. 1. 2规定 ,并应进行除油 、除氧化皮及干燥处理 。

　　5.2. 3 屑状钛材返回料添加质量不应大于钛及钛合金自耗电极总质量的 40% ,其他形状钛材返回料(包括条状 、块状 、板状)添加质量不应大于钛及钛合金自耗电极总质量的 20% 。

　　5.3 合金添加料

　　5.3. 1 合金添加料为铝元素 、锆元素时宜采用纯金属形式进行添加 。

　　5.3.2 难熔 、易熔及密度与基体钛差异较大的合金添加料应以中间合金形式进行添加 。

　　5.3.3 合金添加料的粒度不宜大于 5 mm ,并应进行除油 、除氧化皮及干燥处理 。

　　5.3.4 对脆性的合金添加料 ,宜在破碎机上破碎 ,再筛分至所需粒度 ;对韧性的合金添加料 ,宜机加工成合适的粒度 。

　　6 挤压工艺

　　6. 1 挤压工艺制定

　　按照真空自耗电弧熔炼工艺(VAR)对钛及钛合金自耗电极的要求 ,合理选择电极挤压成形的挤压

　　3

　　GB/T 45786—2025

　　比 、单次挤压加料量 、单次挤压余料长度等工艺参数 。

　　6.2 工艺流程

　　6.2. 1 概述

　　电极挤压成形的一般工艺流程如图 2所示 。

　　图 2 电极挤压成形一般工艺流程

　　6.2.2 关键工艺流程

　　6.2.2. 1 制备料头

　　将盲孔模具移动到位于钛及钛合金自耗电极挤压机中心的挤压容室下方位置 , 向挤压容室与盲孔模具形成的空间内添加混合好的原料 ,挤压杆下降 ,按照设定压力与停止位置将原料压制成为料头(见图 3) 。

　　a) 料头压制开始 b) 料头压制完成

　　图 3 制备料头过程示意图

　　4

　　GB/T 45786—2025

　　6.2.2.2 挤压

　　挤压工艺过程包括如下内容 :

　　a) 料头留在挤压容室内 ,将挤压容室下方的盲孔模具更换为成形模具 ,见图 4 a) ;

　　b) 从挤压容室上方向挤压容室内 ,料头(余料)上方添加适量原料 ,见图 4 b) ;

　　c) 挤压杆下降 ,将松散的原料压实 ,并从模具口挤出成品的钛及钛合金自耗电极制品 ,见图 4 c) ;

　　d) 剩余适当厚度的余料 , 出料装置在钛及钛合金自耗电极挤压机下方托住钛及钛合金自耗电极制品 ,见图 4 d) ;

　　e) 重复上述 b) 、c) 、d)步骤 ,直到挤压出所需长度的钛及钛合金自耗电极制品 。

　　a) 更换为成形模具 b) 添加原料 c) 挤压 d) 单次挤压完成

　　图 4 钛及钛合金自耗电极挤压成形示意图

　　6.2.2.3 出料

　　出料工艺过程包括如下内容 :

　　a) 将钛及钛合金自耗电极从挤压容室与模具中完全压出 ;

　　b) 出料系统将该钛及钛合金自耗电极移出 ,转运至下一工序 。

　　6.3 电极挤压成形基本参数

　　电极挤压成形基本参数见表 1。

　　表 1 电极挤压成形基本参数

　　项 目

　　数值

　　制备料头时 ,添加原料的长度与钛及钛合金自耗电极直径的比值

　　3~ 5

　　单位挤压力/MPa

　　300~ 500

　　单次挤压时 ,添加原料的长度与钛及钛合金自耗电极直径的比值

　　2~ 4

　　挤压速度/(mm/s)

　　3~ 12

　　单次挤压 ,余料长度与钛及钛合金自耗电极直径的比值

　　0. 3~ 0. 6

　　5

　　GB/T 45786—2025

　　6.4 典型规格工艺参数

　　钛及钛合金自耗电极的典型规格挤压工艺参数见表 2。

　　表 2 典型规格挤压工艺参数

　　项 目

　　参数值

　　钛及钛合金自耗电极直径/mm

　　100

　　125

　　160

　　200

　　250

　　315

　　400

　　500

　　630

　　710

　　800

　　钛及钛合金自耗电

　　极挤压机

　　最小公称力/MN

　　3. 5

　　5

　　9

　　14

　　21

　　32

　　52

　　80

　　130

　　165

　　210

　　挤压速度/(mm/s)

　　3~ 6

　　3~ 6

　　4~ 7

　　5~ 8

　　5~ 8

　　6~ 9

　　6~ 9

　　7~ 10

　　7~ 11

　　8~ 12

　　8~ 12

　　挤压行程/mm

　　700

　　800

　　900

　　1 000

　　1 150

　　1 300

　　1 500

　　1 750

　　2 100

　　2 200

　　2 300

　　配料混料机

　　单次配料混料质量/kg

　　3. 5

　　6. 3

　　12

　　22

　　41

　　76

　　145

　　260

　　500

　　630

　　900

　　称重精度/g

　　5

　　8

　　10

　　15

　　20

　　30

　　40

　　50

　　70

　　80

　　100

　　单次配料混料时间/s

　　85

　　100

　　110

　　110

　　115

　　125

　　130

　　140

　　145

　　150

　　160

　　6.5 挤压闷车

　　6.5. 1 挤压设备应配备挤压闷车处理模具 ,其内径尺寸应为挤压筒内径的 1. 05~ 1. 1 倍 ,其他尺寸与模具相同 。

　　6.5.2 当挤压闷车时 ,应采取以下处理措施 :

　　a) 挤压杆上升 ,退回到上极限位 ;

　　b) 挤压筒上升 ,带动电极制品上升 ;

　　c) 将电极制品从挤压筒与成形模具之间截断 ,并将成形模具中的电极推出 ;

　　d) 将成形模具更换为闷车处理模具 ;

　　e) 挤压筒下降 ,与闷车处理模具锁紧 ;

　　f) 挤压杆下降 ,将挤压筒内的余料通过闷车处理模具推出到钛及钛合金自耗电极挤压机外 ;

　　g) 将闷车处理模具移出 ,钛及钛合金自耗电极挤压机恢复初始状态 。

　　7 操作要求

　　7. 1 设备开启前准备工作包括如下内容 。

　　a) 检查设备 ,确认机械 、液压 、电气等各部分正常 ,润滑 、冷却良好 。

　　b) 清除钛及钛合金自耗电极挤压机工作区域周围的杂物 。

　　c) 按照产品及工艺要求 ,准备挤压模具 、挤压筒 、挤压杆等挤压工具及相关辅具 。

　　d) 按照第 5 章之规定与产品工艺要求准备生产用海绵钛 、钛材返回料 、合金添加料 。

　　7.2 设备开启后 ,动态检查设备 ,要求各个动作及系统压力正常 ,无异响 、异动 ,流体管路无泄漏 。

　　7.3 在挤压过程中注意观察单位挤压力与挤压杆位置等参数 ,确保单位挤压力在工艺要求范围内 。

　　7.4 发现异常情况时应立即停机检查 ,待故障处理完后方可继续生产 。

　　6

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　　8 检查与记录

　　8. 1 检查

　　检查钛及钛合金自耗电极表面质量与外观形状 ,表面有无明显裂纹 。

　　8.2 记录

　　8.2. 1 记录配料情况 ,包括各组分的比例 ,海绵钛的品牌 、等级与粒度 ,钛材返回料的牌号与粒度 ,合金添加料的牌号与粒度 。

　　8.2.2 记录原料添加量 ,钛及钛合金自耗电极直径 、长度 。

　　8.2.3 记录挤压过程中单位挤压力 、挤压速度 。

　　9 存储

　　钛及钛合金自耗电极存储时应注意防潮 ,存储温度宜为 80 ℃ ~ 120 ℃ 。

　　7