鈦合金具有強度高、耐熱和抗腐蝕性好等優點。在航空、航天、化工、造船等工業領域得到了應用。TB5(Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)合金是20世紀80年代初研制成功的-種新型亞穩定β鈦合金[1-3]，該合金具有較高的強度和良好的室溫塑性變形能力、優良的冷壓延特性和冷成型性，經時效處理后可獲得高的強度及斷裂韌性，且具有較好的焊接性能，因此是-種比較理想的眼鏡框架結構材料。目前越來越多的眼鏡框架用TB5β鈦合金絲材加工，其市場前景非常廣闊。

眼鏡框架用絲表面要求較高，而國內TB5絲材的加工多采用固定模拉拔加堿爆酸洗，拉拔后絲材表面質量較差。滿足不了日本某公司生產眼鏡框架所需絲材的要求。而且此加工方法道次變形量較小，斷絲率較高，生產效率低，獲得的絲材盤重小(5kg以下)。同時堿爆酸洗過程會帶來環境污染。為了達到客戶要求，結合現有設備，本文通過多次試制改進。采用無氧化輥模拉拔方法生產出的TB5絲材表面光亮，質量較好，滿足了客戶要求。

1、無氧化輥模拉拔的原理及優勢

輥模拉拔是靠施加在金屬上的拉拔力帶動輥輪轉動來實現金屬變形的。輥模拉拔是在由非傳動的、自由旋轉的輥輪組成的孔型中拉伸坯料，它將固定模拉伸時材料與模孔的大部分滑動摩擦改變為軸承的滾動摩擦，從而大幅度減小拉伸摩擦力，使拉伸更加省力．這對難加工金屬的變形具有獨特的優勢，金屬在變形區的流動特征，接近與金屬在簡單孔型帶張力軋制時的流動特征。

輥模在結構形式上與軋機類似，結合了傳統的軋制與拉拔法的特點．實際上它是軋機與拉絲機的結合體，都具有軋輥(輥輪)和牌坊。輥模由前后2件牌坊、軸向調整機構、徑向調整機構、輥輪裝配系統、導向裝置等主要部件組成。輥模前牌坊和后牌坊通過四件螺栓組合-體，其內腔裝有兩對輥輪裝配系統。輥輪是-種摩擦系數很小的拉模，兩對輥的外圓上均開有相應的槽型，在拉拔時坯料與輥輪沒有相對運動，輥輪隨坯料的拔制而轉動。第-組輥輪(立輥)為大變形輥，我們也叫O型輥，同時作為第二組輥輪的導向輥，它的作用是將圓形線材大變形壓下成為橢圓形，實現較大系數的軸向延伸。在此變形過程中，線材有較大程度的寬展，內部金屬流動劇烈；第二組輥輪為整形輥，叫K型輥，它的作用是將橢圓形狀歸成圓形，此變形因有后拉力，寬展較小，但也有-定程度的軸向延伸。輥輪工作原理及輥模拉伸受力示意圖分別如圖1、2所示。

當用固定模拉伸鈦合金線材時，因鈦合金的金屬親和性，在生產過程中模內出現“粘模”現象，孔型中形成堅硬的積瘤，導致刮傷線材表面，甚至因模具刮料而把線材拉斷。這是固定模不能生產大盤重線材的根本原因之-。輥模采用了滾動摩擦方式，在線材和輥輪的接觸點無延伸方向的相對摩擦，避免了粘模積瘤現象，無拉傷線材表面的可能性，可實現連續生產，結合軋制條件，可生產20kg以下的盤重線材。

由于輥模的輥輪是沿著金屬變形延伸方向旋轉的，線材的拉伸速度可由固定模的0.3m/s提高到1m/s，速度為固定模拉伸的2~4倍，輥模拉拔可在避免斷絲的情況下，實現高速拉拔，減少中間道次，提高生產效率。固定模的道次變形量為10~15％,輥模的道次變形量可達15~20%，加大道次變形量及減少火次變形量，可縮短生產周期。

2、無氧化輥模拉拔在鈦絲加工中的應用

輥模拉拔在純鈦絲材加工中已大量使用，可加口工φ1.6mm及以上絲材，尺寸公差在±0.03mm以內。在鈦合金絲材加工方面應用較少，目前已成功用于TC4鈦合金絲材的生產，而在TB5鈦合金絲材生產中尚未有報道。

3、無氧化輥模拉拔TB5鈦合金絲材

采用φ11mmTB5軋制盤條，經大氣退火后采用歸圓剝皮-體機將盤條歸圓后剝皮至φ9.8mm,修絲去除材料表面缺陷后進行輥模拉拔。經過多次輥模拉拔試制，最終將眼鏡框架用TB5鈦合金絲材的輥模拉拔工藝確定為：道次變形量為17%~19%,火次變形量為45％~60%，拉拔速度為16~18m/min。在此工藝下，可實現眼鏡框架用TB5鈦合金絲材穩定連續地生產，絲材尺寸公差在士0.04mm以內，絲材表面光亮。

利用上述拉拔工藝，我公司已用輥模拉拔加工出φ3.0mm眼鏡框架用TB5鈦合金絲材，如圖3所示。絲材表面光亮，尺寸公差為±0.03mm，顯微組織（圖4）為均勻細小的等軸p組織，抗拉強度為875MPa，屈服強度為810MPa，伸長率為13.5%，斷面收縮率為67.5%，維氏硬度為275~280HV。絲材滿足客戶要求，已成功交付。

4、結論

輥模拉拔能夠用于TB5鈦合金絲材眼鏡框架的加工，加工出的TB5絲材組織細膩，力學性能較好，表面光亮，絲材質量優于固定模拉拔，滿足眼鏡框架用絲材要求。輥模拉拔生產率遠高于固定模拉拔，隨著眼鏡框架用TB5絲材需求量的日益增加，輥模拉拔將會在TB5鈦合金絲材生產中獲得廣泛應用。

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