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TA18 鈦合金無縫管生產(chǎn)工藝:海綿鈦+中間合金→熔煉→鑄錠→鍛造→棒料→擠壓→管坯→軋制→熱處理→成品管。

目前工藝技術(shù)生產(chǎn)的TA18管，經(jīng)過測試，在最佳水平下，其火炬率可達30%，且批次間產(chǎn)品火炬率測試值不穩(wěn)定，達不到協(xié)議要求的60%，因此該產(chǎn)品始終無法滿足用戶要求。

是因果鏈導致TA18管道的火炬率低于60%。從因果鏈可以看出，直接原因是:管道表面缺陷或組織異常；退火溫度不合適。

通過因果鏈分析，啟示方案如下:①控制退火溫度，保證材料強度與塑性的最佳匹配；②選擇擠壓管坯時，選擇尺寸均勻的，使結(jié)構(gòu)均勻一致；③加強鉆孔和表面處理，確保管道表面無裂紋和劃痕。

本研究是關(guān)于產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的技術(shù)性能，而不是簡單的機械產(chǎn)品或制造產(chǎn)品，因此進行了基于FAST而不是組件的功能分析。

可用的搜索方法:鑄造法、擠壓法、拉拔法、軋制法、鍛造法(旋轉(zhuǎn)鍛造、快速鍛造、模鍛和自由鍛造)、焊接法、機加工鉆孔法、斜軋沖孔法、粉末成形法和激光快速成型法。

通過以上基于FAST的功能分析，發(fā)現(xiàn)制備管材的方法有很多，每種方法都有自己的特點，可以利用這些特點來結(jié)合和借鑒本研究課題。

繪制TA18成品管微觀結(jié)構(gòu)的微縮圖，詳見圖3。圖3a是目前實際管道橫截面的微縮圖。在這個微縮圖中，每一個微縮圖的大小都不一樣，而且每一個微縮圖的排列都是混亂的，每一個微縮圖都沒有緊密的結(jié)合在一起，所以在受到外力的時候，比如張開或者壓扁，每一個微縮圖都很容易因為約束力低而被外力折斷。因此，火炬率僅維持在30%左右，無法達到客戶要求的60%的目標。圖3b是用微縮法得到的TA18成品管截面的理想顯微組織微縮圖。這種模型的優(yōu)點是每一個微型圖形的大小都是一樣的，并且每一個微型圖形都是相互連接的，這樣在受到外力時，每一個微型圖形都受到均勻的應(yīng)力，并且會相互協(xié)調(diào)分布力，可以進一步提高耀斑率。

根據(jù)小人模型的圖3b可以得知，管材具有明顯的織構(gòu)，這個織構(gòu)指數(shù)在工程上用軸向和徑向塑性變形率之比來表示，具體稱為收縮應(yīng)變率或CSR。由于鈦合金管材具有高度方向性的微觀結(jié)構(gòu)和顯著的結(jié)晶織構(gòu)，徑向織構(gòu)的管道在液壓系統(tǒng)的工程設(shè)計過程中可以表現(xiàn)出一系列優(yōu)異的性能。徑向織構(gòu)管材的屈服強度和伸長率高于切向織構(gòu)管材。

小人法可以得到的啟示方案是:①制備鑄錠時，通過調(diào)整坩堝澆注系統(tǒng)，可以得到晶粒細小的鑄錠；②通過改變?nèi)蹮挿绞将@得具有織構(gòu)傾向的鑄錠；③通過鍛造+機加工選擇組織均勻、晶粒尺寸一致的管坯；④選擇擠壓管坯尺寸和結(jié)構(gòu)均勻的零件，并在后續(xù)加工過程中產(chǎn)生管材織構(gòu)；⑤軋制過程中，增加二輥軋制道次，減少多輥軋制道次，控制Q值，產(chǎn)生周向織構(gòu)。

通過IFR可以得到如下啟發(fā)方案:①選擇擠壓管坯尺寸和結(jié)構(gòu)均勻的部位，精整去除內(nèi)外表面缺陷，軋制過程按順序進行；②大方坯軋制和中間道次軋制均采用雙輥軋制，每道次軋制的Q值控制在0.5~1.8范圍內(nèi)，成品軋制采用多輥軋制，Q值控制在> 3范圍內(nèi)。

改進:TA18采用目前的冶煉、鍛造、擠壓、軋制和熱處理技術(shù)，可獲得尺寸、表面和力學性能符合要求的管材。

變質(zhì):目前管材表面會出現(xiàn)微缺陷，晶粒隨機分布，工藝性能難以達到預期值。

根據(jù)Archischuler矛盾矩陣表，參考文獻創(chuàng)新原理有4篇，篩選后保留3篇創(chuàng)新原理(表2)。

對于高燃燒率，是否應(yīng)該增加更多？孫？系統(tǒng)；雙輥軋制不應(yīng)更多地用于機械指標和減少表面缺陷。

為了提高表面質(zhì)量，應(yīng)增加更多的多輥軋制；為了提高擴口率，不宜多采用多輥軋制。

根據(jù)預作用原理，可以在毛坯上預成型具有紋理的特征。這樣，這個問題有三種擴展的解決方案:

對現(xiàn)有技術(shù)體系的分析表明，效果不夠。通過S2變形，將原來擠壓出來的管坯變成其他有紋理傾向的管坯，增強效果，從而得到效果完整的物場模型。

通過TRIZ小人法的模型，找到了解決該行業(yè)技術(shù)問題的突破口，通過因果鏈分析、功能分析、技術(shù)矛盾與物理矛盾、矛盾矩陣、發(fā)明原理、知識庫等工具的應(yīng)用，豐富了解決思路。最終選擇了兩種組合方案:①擠壓管坯的尺寸和均勻組織，二輥多輥組合軋制工藝；②鍛造制備特殊要求管坯,二輥和多輥組合軋制工藝進行驗證.結(jié)果兩個方案都得到了滿意的效果,TA18管材的擴口率都大于60%.