CN101733304A - 一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法 - Google Patents

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胡捷
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Abstract

本发明公开了属于管材金属塑性加工成型技术领域的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法。其工艺步骤为：制备镍钛基形状记忆合金管坯并将其一端加工出与锥形挤压模具匹配的锥体；管坯外表面进行表面氧化处理，然后将管坯、芯棒、挤压模具加热后分别刷涂润滑剂和隔离剂，将芯棒插入管坯中，尾部与管坯焊接成一体；将挤压组合体整体加热并保温后进行静液挤压；切除挤压压余；加热管坯与芯棒组合体到800℃～850℃后淬火；对管坯进行表面变形加工，使其扩径并与芯棒脱离。本发明生产的镍钛基形状记忆合金管材表面质量好，力学性能高，对模具损耗小，成本较低。

Description

一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法
技术领域
本发明属于管材的金属塑性加工成型技术领域，特别涉及一种镍钛基形状记忆合金管材的静液挤压成型方法。
背景技术
镍钛基形状记忆合金管材在紧固件、连接件和医疗器械等领域都有广泛的应用。但镍钛基形状记忆合金无缝管材是一种难加工型材。通常采用的坯料打孔加轧方法道次加工率小，加工周期长，热处理等辅助费用高。若采用普通热挤压方法，由于挤压温度高，变形抗力大，对挤压模具损耗大，挤压管材表面质量也难以保证，且生产的管坯尺寸较大，后续成品加工周期依然很长。几十年来，镍钛基形状记忆合金管材塑性成型问题，一直是国内外塑性加工工程领域研究的难点和热点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法。该方法利用静液挤压工艺的特点，保证记忆合金管材表面质量好，力学性能高，模具损耗小。其具体工艺步骤为：
(1)镍钛基形状记忆合金经锻造或轧制成棒料，将棒料钻孔或电加工制成管坯，管坯一端加工出与锥形挤压模具匹配的锥体，以利于挤压时的高压密封，芯棒采用淬火温度为800～850℃的可热处理强化的钢材，形状同普通挤压用挤压针，管坯外径与芯棒直径之比不大于2.5，否则挤压后芯棒与管坯分离困难；
(2)管坯外表面进行表面氧化处理，形成黑色氧化膜，然后将管坯、芯棒、挤压模具(包括挤压筒和挤压模)加热到100～200℃，在管坯外表面和挤压筒、挤压模的内表面刷涂水基石墨乳润滑剂，芯棒表面刷涂氧化铝隔离剂，刷涂之后将芯棒插入管坯中，尾部与管坯焊接成一体，形成管坯和芯棒组合体，焊接位置要求无泄漏缺陷，保障挤压时压力介质不会进入芯棒与管坯之间；
(3)将管坯连同芯棒放入外径与挤压筒内径相同的石墨套中，石墨套内壁与管坯之间填充压力介质(该介质挤压温度下为可流动液态，常温下为高温玻璃粉与高纯石墨粉的混合物，粒度不大于100μm)，管坯、芯棒、压力介质、石墨套组成挤压组合体，将该挤压组合体加热到850～950℃，保温2小时后将其整体快速移入已加热到400～500℃的挤压模具内，进行静液挤压，石墨套在挤压中受压可自行破碎成为压力介质的一部分，挤压筒与管坯和芯棒组合体截面积比不小于1.5∶1，挤压过程中挤压杆移动速度不小于10mm/s，挤压比为3～5；
(4)切除挤压压余，露出管坯和芯棒组合体尾部；
(5)加热管坯和芯棒组合体到芯棒淬火温度后进行淬火处理，可提高芯棒的硬度，同时实现管坯的软化退火；
(6)采用旋压、旋锻或轧制方法对管坯进行表面塑性加工，使管坯表面发生变形率不大于5％的塑性变形，变形使管坯扩径并与芯棒脱离，得到镍钛基形状记忆合金管材。
上述步骤(6)中旋压法是在管坯、芯棒紧紧贴合在一起的情况下进行，旋压进给比不大于0.5mm/转。
本发明的有益效果为利用静液挤压法生产的记忆合金管材变形均匀，模具损耗小，制品表面质量高，成本较低。
附图说明
图1是由管坯、芯棒、压力介质、石墨套组成的挤压组合体示意图。
图中标号：1-压力介质；2-芯棒；3-管坯；4-石墨套。
具体实施方式
本发明提供了一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，下面结合附图与实施例对本发明予以具体说明。
实施例1
1、采用Ni50.8Ti49.2形状记忆合金锻造成
Figure G2008102272946D0000021
棒料，将棒料电加工制成管坯3，管坯3一端加工出与锥形挤压模具匹配的锥体，芯棒2采用45号钢，芯棒2形状同普通挤压用挤压针，管坯3外径
Figure G2008102272946D0000022
芯棒2小端直径
2、管坯3外表面进行表面氧化处理，形成黑色氧化膜，然后将管坯3、芯棒2、挤压模具包括挤压筒和挤压模加热到150℃，在管坯3外表面和挤压筒、挤压模的内表面刷涂水基石墨乳润滑剂，芯棒2表面刷涂氧化铝隔离剂，刷涂之后将芯棒2插入管坯3中，尾部与管坯3焊接成一体，形成管坯3和芯棒2组合体；
3、将管坯3连同芯棒2放入外径与挤压筒内径相同的石墨套4中，石墨套4内壁与管坯3之间填充静液挤压压力介质1，管坯3、芯棒2、压力介质1、石墨套4组成挤压组合体，将该挤压组合体加热到850℃，保温2小时后将其整体快速移入已加热到400～450℃的挤压模具内，采用200吨静液挤压机进行静液挤压，压力介质1为粒度不大于100μm的高温玻璃粉与高纯石墨粉的混合物，挤压筒与管坯和芯棒组合体截面积比为2∶1，挤压过程中挤压杆移动速度为8mm/s，挤压比为4；
4、切除挤压压余，露出管坯3和芯棒2组合体尾部；
5、加热管坯3和芯棒2组合体到850℃后进行芯棒2淬火处理；
6、采用旋压方法对管坯3进行表面塑性加工，在管坯3、芯棒2紧紧贴合在一起的情况下旋压，旋压进给比为0.5mm/转，加工变形率为5％，变形使管坯3扩径并与芯棒2脱离，得到镍钛基形状记忆合金管材。

Claims (7)

1.一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：具体工艺步骤为：
(1)镍钛基形状记忆合金经锻造或轧制成棒料，将棒料钻孔或电加工制成管坯，管坯一端加工出与锥形挤压模具匹配的锥体，芯棒采用可热处理强化的钢材，形状同普通挤压用挤压针，管坯外径与芯棒直径之比不大于2.5；
(2)管坯外表面进行表面氧化处理，形成黑色氧化膜，然后将管坯、芯棒、挤压模具，包括挤压筒和挤压模，共同加热到100～200℃，在管坯外表面和挤压筒、挤压模的内表面刷涂润滑剂，芯棒表面刷涂隔离剂，刷涂之后将芯棒插入管坯中，尾部与管坯焊接成一体，形成管坯和芯棒组合体；
(3)将管坯和芯棒组合体放入石墨套中，石墨套内壁与管坯之间填充静液挤压压力介质，将其整体加热到850～950℃，保温2小时后快速移入已加热到400～500℃的挤压模具内，进行静液挤压；
(4)切除挤压压余，露出管坯和芯棒组合体尾部；
(5)加热管坯和芯棒组合体到芯棒淬火温度后进行芯棒淬火处理；
(6)对管坯进行表面塑性加工，使其变形扩径并与芯棒脱离，得到镍钛基形状记忆合金管材。
2.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：步骤(1)中所述的芯棒采用的可热处理强化的钢材，要求其淬火温度为800～850℃。
3.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：步骤(2)所述的润滑剂为水基石墨乳，隔离剂为氧化铝粉。
4.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：步骤(3)所用的静液挤压压力介质常温下为高温玻璃粉与高纯石墨粉的混合物，粒度不大于100μm。
5.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：步骤(3)中管坯加热时，管坯、芯棒、压力介质都放置在一个外径与挤压筒内径相同的石墨套中共同加热；挤压时管坯、芯棒、压力介质、连同石墨套一同投入挤压筒中。
6.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：步骤(3)中挤压筒与管坯和芯棒组合体的截面积比不小于1.5∶1，挤压过程中挤压杆移动速度不小于10mm/s，挤压比为3～5。
7.根据权利要求1所述的一种镍钛基形状记忆合金管材静液挤压成型方法，其特征在于：步骤(6)所述的表面加工方法包括旋压、旋锻、轧制，在管坯、芯棒紧紧贴合在一起的情况下进行表面塑性加工，使管坯表面发生变形率不大于5％的塑性变形。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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