CN102463271B - 一种锌基合金薄壁管材的制备方法 - Google Patents

一种锌基合金薄壁管材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锌基合金薄壁管材的制备方法，包括(1)将锌合金的半连续铸锭进行感应加热，采用分流组合模热挤压，获得接近成品尺寸的管坯；(2)进行冷加工，获得薄壁管材；(3)进行清洗和热处理；(4)然后进行矫直，获得成品管材。本发明提供了一种锌基合金薄壁管材短流程、低成本、生产效率高的加工新方法，制备的锌基合金薄壁管材的附加值高，本发明的锌基合金薄壁管材加工技术适合于大规模生产，制备的锌基合金薄壁管材能够替代部分黄铜管材，有助于解决我国铜资源紧张的问题，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种锌基合金薄壁管材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锌基合金薄壁管材的制备方法，属于有色金属加工成形领域。
背景技术
随着铜应用的普及，世界范围内的铜资源紧缺，而高性能锌合金材料具有比重轻、强度适中、硬度高、成本低的特点，被誉为二十一世纪的新材料。其强度、硬度、摩擦等性能与铜合金相近，为此，研究开发新型锌合金，以廉价的锌代替昂贵的铜，具有显著的经济效益和社会效益，也是缓解我国内铜资源紧张的最有前途的解决方法。对现有技术文献的检索发现，涉及锌基合金薄壁管材制备的专利较少。
以Zn-Al系列、Zn-Cu系列等锌合金为研究对象，采用分流组合模热挤压锌基合金管材，对于尺寸精度要求高的高品质锌合金薄壁管材，采用LG/LD等系列冷轧管机轧制减壁和减径(精整)，获得高精度锌合金薄壁管材，对于一般要求的锌合金薄壁管材采用固定短芯头/游动芯头/空拉拔等系列拉拔工艺减壁和减径(精整)，获得锌合金薄壁管材，通过分流组合模热挤压可获得近终成品尺寸的管材，通过冷加工(冷轧/拔)精整，这种制备锌合金薄壁管材的工序少，流程短，生产效率高，成本低。制备的锌合金薄壁管材可替代部分黄铜管材。
发明内容
本发明的目的在于解决锌基合金管的制备加工技术，提供一种短流程、低成本的锌基合金薄壁管材的新方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种锌基合金薄壁管材的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锌合金半连续铸锭进行感应加热，采用分流组合模热挤压，获得接近成品尺寸的管坯；
(2)将步骤(1)所得的管坯进行冷加工，获得薄壁管材；
(3)将步骤(2)所得的薄壁管材进行清洗和热处理；
(4)然后进行矫直，获得成品管材。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的锌合金为Zn-Al系列、Zn-Cu系列等锌合金。
一种优选的技术方案，其特征在于：所述的锌合金为Zn-Al-Cu系列或Zn-Cu-Ti系列锌合金，Zn-Al-Cu系列锌合金中Al的含量为5～30％(wt％)，Cu的含量为0.2～4％(wt％)；Zn-Cu-Ti系列锌合金中Cu的含量为1～10％(wt％)，Ti的含量为0.05～2％(wt％)。
一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(1)中所述的分流组合模根据最终产品尺寸进行设计和加工，分流组合模的分流孔数为三孔。
一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(1)中所述的热挤压温度180～350℃，优选为200～300℃；挤压比18～65，优选为20～48；挤压速度2～25mm/s，优选为2～8mm/s；模具和挤压筒的预热温度180～350℃，优选为200～300℃。
一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(2)中所述的冷加工为轧制或拉拔，退火间变形量为50～85％，优选为65～75％；道次加工率为10～50％，优选为10～20％。对于尺寸精度要求高的高品质锌合金薄壁管材，采用LG/LD冷轧管机轧制减壁和减径(精整)，获得高精度锌合金薄壁管材；对于一般锌合金薄壁管材采用固定短芯头/游动芯头/空拉拔减壁和减径(精整)。
一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(3)中所述的清洗为常规清洗，清除油腻；热处理为退火，根据客户要求，采用消除应力退火和再结晶退火，退火温度为200～350℃，优选为200～250℃。
一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(4)中所述的矫直设备为斜六辊矫直机，成品管材的外径为Φ2～Φ35mm，壁厚为0.5～5mm。
本发明的优点在于：
本发明提供了一种锌基合金薄壁管材短流程、低成本、生产效率高的加工新方法，实现了锌基合金管材近终产品尺寸的分流组合挤压，通过冷加工精整实现了管材的高精度。本发明的锌基合金薄壁管材加工技术适合于大规模生产，生产效率高，成本低，附加值高，制备的锌基合金薄壁管材能够替代部分黄铜管材，有助于解决我国铜资源紧张的问题，具有显著的经济效益和社会效益。
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施方式
实施例1
制备锌基合金薄壁管材，包括如下步骤：
(1)加工对象为Zn-27Al-1Cu合金，根据最终产品尺寸设计和加工分流组合模，分流组合模为孔道式分流组合模，分流孔的数目为三孔、舌模的舌芯直径为Φ30mm，模孔尺寸为Φ40mm。半连铸生产的Zn-27Al-1Cu合金的直径为Φ118mm，采用感应加热将合金铸锭加热到200℃，模具和挤压筒的预热温度为200℃，将加热的坯料放入挤压筒中，进行分流组合模热挤压，挤压速度为2mm/s，挤压比为20.6，挤压管坯的外径为Φ40mm，壁厚为5mm。
(2)采用LG系列冷轧管机行轧制减径、减壁，道次加工率为20％，退火间变形量为65％，中间退火温度为260℃，保温1h；
(3)对获得的薄壁管材进行常规清洗，清除油腻；然后进行热处理，退火温度为200℃，保温1h；
(4)采用斜六辊矫直机进行矫直，Zn-27Al-1Cu合金成品管材的直径为Φ20mm，壁厚为1.5mm。
实施例2
制备锌基合金薄壁管材，包括如下步骤：
(1)加工对象为Zn-12Al-2Cu合金，分流组合模为孔道式分流组合模，分流孔的数目为三孔、舌模的舌芯直径为Φ32mm，模孔尺寸为Φ40mm。半连铸生产的Zn-12Al-2Cu合金的直径为Φ132mm，采用感应加热将合金铸锭加热到220℃，模具和挤压筒的预热温度为220℃，将加热的坯料放入挤压筒中，进行分流组合模热挤压，挤压速度为4mm/s，挤压比为31.6，挤压管坯的外径为Φ40mm，壁厚为4mm。
(2)采用LD系列冷轧管机行轧制减径、减壁，道次加工率为15％，退火间变形量为70％，中间退火温度为255℃，保温1h；
(3)对获得的薄壁管材进行常规清洗，清除油腻；然后进行热处理，退火温度为250℃，保温1h；
(4)采用斜六辊矫直机进行矫直，Zn-12Al-2Cu合金成品管材的直径为Φ18mm，壁厚为1mm。
实施例3
制备锌基合金薄壁管材，包括如下步骤：
(1)加工对象为Zn-10Cu-0.2Ti合金，分流组合模为孔道式分流组合模，分流孔的数目为三孔、舌模的舌芯直径为Φ20mm，模孔尺寸为Φ26mm。半连铸生产的Zn-10Cu-0.2Ti合金的直径为Φ98mm，采用感应加热将合金铸锭加热到280℃，模具和挤压筒的预热温度为220℃，将加热的坯料放入挤压筒中，进行分流组合模热挤压，挤压速度为6mm/s，挤压比为36.2，挤压管坯的外径为Φ26mm，壁厚为3mm。
(2)采用LD系列冷轧管机行轧制减径、减壁，道次加工率为17％，退火间的变形量为75％，中间退火温度为300℃，保温1h；
(3)对获得的薄壁管材进行常规清洗，清除油腻；然后进行热处理，退火温度为250℃，保温1h；
(4)采用斜六辊矫直机进行矫直，Zn-10Cu-0.2Ti合金管材成品的外径为Φ15mm，壁厚为0.9mm。
实施例4
制备锌基合金薄壁管材，包括如下步骤：
(1)加工对象为Zn-4Cu-0.1Ti合金，分流组合模为孔道式分流组合模，分流孔的数目为三孔、舌模的舌芯直径为Φ26mm，模孔尺寸为Φ31mm。半连铸生产的Zn-4Cu-0.1Ti合金的直径为Φ98mm，采用感应加热将合金铸锭加热到300℃，模具和挤压筒的预热温度为250℃，将加热的坯料放入挤压筒中，进行分流组合模热挤压，挤压速度为8mm/s，挤压比为35.1，挤压管坯的外径为Φ31mm，壁厚为2.5mm。
(2)采用LD系列冷轧管机行轧制减径、减壁，成品前两道的道次加工率为10％，其他道次加工率为16％，退火间变形量为75％，中间退火温度为300℃，保温1h；
(3)对获得的薄壁管材进行常规清洗，清除油腻；然后进行热处理，退火温度为220℃，保温1h；
(4)采用斜六辊矫直机进行矫直，Zn-4Cu-0.1Ti合金管材成品的外径为Φ8mm，壁厚为0.5mm。
实施例5
制备锌基合金薄壁管材，包括如下步骤：
(1)加工对象为Zn-1Cu-0.05Ti合金，分流组合模为孔道式分流组合模，分流孔的数目为三孔、舌模的舌芯直径为Φ20mm，模孔尺寸为Φ24mm。半连铸生产的Zn-1Cu-0.05Ti合金的直径为Φ89mm，采用感应加热将合金铸锭加热到300℃，模具和挤压筒的预热温度为250℃，将加热的坯料放入挤压筒中，进行分流组合模热挤压，挤压速度为8mm/s，挤压比为47.1，挤压管坯的外径为Φ24mm，壁厚为2mm。
(2)采用LD系列冷轧管机行轧制减径、减壁，道次加工率为18％，退火间变形量为75％，中间退火温度为305℃，保温1h；当管材冷轧到外径为Φ3mm，壁厚为0.5mm，采用空拔，道次加工率为11％；
(3)对获得的薄壁管材进行常规清洗，清除油腻；然后进行热处理，退火温度为210℃，保温1h；
(4)采用斜六辊矫直机进行矫直，Zn-1Cu-0.05Ti合金管材成品的外径为Φ2mm，壁厚为0.5mm。

Claims (7)

1.一种锌基合金薄壁管材的制备方法，包括如下步骤：
（1）将锌合金的半连续铸锭进行感应加热，采用分流组合模热挤压，获得接近成品尺寸的管坯；所述的热挤压的温度为180～350℃，挤压比为18～65，挤压速度为2～25mm/s，模具和挤压筒的预热温度180～350℃；
（2）将步骤（1）所得的管坯进行冷加工，获得薄壁管材；
（3）将步骤（2）所得的薄壁管材进行清洗和热处理；
（4）然后进行矫直，获得成品管材。
2.根据权利要求1所述的锌基合金薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述的锌合金为Zn-Al系列或Zn-Cu系列锌合金。
3.根据权利要求2所述的锌基合金薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述的锌合金为Zn-Al-Cu系列或Zn-Cu-Ti系列锌合金，Zn-Al-Cu系列锌合金中Al的重量含量为5～30%，Cu的重量含量为0.2～4%；Zn-Cu-Ti系列锌合金中Cu的重量含量为1～10%，Ti的重量含量为0.05～2%。
4.根据权利要求1所述的锌基合金薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述的分流组合模根据最终产品尺寸进行设计和加工，分流组合模的分流孔数为三孔。
5.根据权利要求1所述的锌基合金薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述的冷加工为轧制或拉拔，退火间变形量为50～85%，道次加工率为10%～50%。
6.根据权利要求1所述的锌基合金薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述的清洗为常规清洗；热处理为退火，退火温度为200～350℃。
7.根据权利要求1所述的锌基合金薄壁管材的制备方法，其特征在于：所述的矫直为斜六辊矫直机矫直，成品管材的外径为Ф2～Ф35mm，壁厚为0.5～5mm。
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