钛合金具有强度高、耐热和抗腐蚀性好等优点。在航空、航天、化工、造船等工业领域得到了应用。TB5(Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al)合金是20世纪80年代初研制成功的-种新型亚稳定β钛合金[1-3]，该合金具有较高的强度和良好的室温塑性变形能力、优良的冷压延特性和冷成型性，经时效处理后可获得高的强度及断裂韧性，且具有较好的焊接性能，因此是-种比较理想的眼镜框架结构材料。目前越来越多的眼镜框架用TB5β钛合金丝材加工，其市场前景非常广阔。
眼镜框架用丝表面要求较高，而国内TB5丝材的加工多采用固定模拉拔加碱爆酸洗，拉拔后丝材表面质量较差。满足不了日本某公司生产眼镜框架所需丝材的要求。而且此加工方法道次变形量较小，断丝率较高，生产效率低，获得的丝材盘重小(5kg以下)。同时碱爆酸洗过程会带来环境污染。为了达到客户要求，结合现有设备，本文通过多次试制改进。采用无氧化辊模拉拔方法生产出的TB5丝材表面光亮，质量较好，满足了客户要求。
1、无氧化辊模拉拔的原理及优势
辊模拉拔是靠施加在金属上的拉拔力带动辊轮转动来实现金属变形的。辊模拉拔是在由非传动的、自由旋转的辊轮组成的孔型中拉伸坯料，它将固定模拉伸时材料与模孔的大部分滑动摩擦改变为轴承的滚动摩擦，从而大幅度减小拉伸摩擦力，使拉伸更加省力．这对难加工金属的变形具有独特的优势，金属在变形区的流动特征，接近与金属在简单孔型带张力轧制时的流动特征。
辊模在结构形式上与轧机类似，结合了传统的轧制与拉拔法的特点．实际上它是轧机与拉丝机的结合体，都具有轧辊(辊轮)和牌坊。辊模由前后2件牌坊、轴向调整机构、径向调整机构、辊轮装配系统、导向装置等主要部件组成。辊模前牌坊和后牌坊通过四件螺栓组合-体，其内腔装有两对辊轮装配系统。辊轮是-种摩擦系数很小的拉模，两对辊的外圆上均开有相应的槽型，在拉拔时坯料与辊轮没有相对运动，辊轮随坯料的拔制而转动。第-组辊轮(立辊)为大变形辊，我们也叫O型辊，同时作为第二组辊轮的导向辊，它的作用是将圆形线材大变形压下成为椭圆形，实现较大系数的轴向延伸。在此变形过程中，线材有较大程度的宽展，内部金属流动剧烈；第二组辊轮为整形辊，叫K型辊，它的作用是将椭圆形状归成圆形，此变形因有后拉力，宽展较小，但也有-定程度的轴向延伸。辊轮工作原理及辊模拉伸受力示意图分别如图1、2所示。
当用固定模拉伸钛合金线材时，因钛合金的金属亲和性，在生产过程中模内出现“粘模”现象，孔型中形成坚硬的积瘤，导致刮伤线材表面，甚至因模具刮料而把线材拉断。这是固定模不能生产大盘重线材的根本原因之-。辊模采用了滚动摩擦方式，在线材和辊轮的接触点无延伸方向的相对摩擦，避免了粘模积瘤现象，无拉伤线材表面的可能性，可实现连续生产，结合轧制条件，可生产20kg以下的盘重线材。
由于辊模的辊轮是沿着金属变形延伸方向旋转的，线材的拉伸速度可由固定模的0.3m/s提高到1m/s，速度为固定模拉伸的2~4倍，辊模拉拔可在避免断丝的情况下，实现高速拉拔，减少中间道次，提高生产效率。固定模的道次变形量为10~15％,辊模的道次变形量可达15~20%，加大道次变形量及减少火次变形量，可缩短生产周期。
2、无氧化辊模拉拔在钛丝加工中的应用
辊模拉拔在纯钛丝材加工中已大量使用，可加口工φ1.6mm及以上丝材，尺寸公差在±0.03mm以内。在钛合金丝材加工方面应用较少，目前已成功用于TC4钛合金丝材的生产，而在TB5钛合金丝材生产中尚未有报道。
3、无氧化辊模拉拔TB5钛合金丝材
采用φ11mmTB5轧制盘条，经大气退火后采用归圆剥皮-体机将盘条归圆后剥皮至φ9.8mm,修丝去除材料表面缺陷后进行辊模拉拔。经过多次辊模拉拔试制，最终将眼镜框架用TB5钛合金丝材的辊模拉拔工艺确定为：道次变形量为17%~19%,火次变形量为45％~60%，拉拔速度为16~18m/min。在此工艺下，可实现眼镜框架用TB5钛合金丝材稳定连续地生产，丝材尺寸公差在士0.04mm以内，丝材表面光亮。
利用上述拉拔工艺，我公司已用辊模拉拔加工出φ3.0mm眼镜框架用TB5钛合金丝材，如图3所示。丝材表面光亮，尺寸公差为±0.03mm，显微组织（图4）为均匀细小的等轴p组织，抗拉强度为875MPa，屈服强度为810MPa，伸长率为13.5%，断面收缩率为67.5%，维氏硬度为275~280HV。丝材满足客户要求，已成功交付。
4、结论
辊模拉拔能够用于TB5钛合金丝材眼镜框架的加工，加工出的TB5丝材组织细腻，力学性能较好，表面光亮，丝材质量优于固定模拉拔，满足眼镜框架用丝材要求。辊模拉拔生产率远高于固定模拉拔，随着眼镜框架用TB5丝材需求量的日益增加，辊模拉拔将会在TB5钛合金丝材生产中获得广泛应用。
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