CN104550517B - 一种用于钢管扩径头的含油滑块及其所用合金和制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于钢管扩径头的含油滑块，该含油滑块由合金制成，该含油滑块自身含油，加压出油卸载吸油；含油滑块的合金包括互扩散组元Fe、Ti、Al，组元质量比为：Fe:Ti:Al＝4:2.3:1～2.3:1.9:1，另外还含有合金总质量1.20～2.30％的RE。合金最初是以Fe、Ti、Al三种组元以粉末形式单独存在，粉末平均粒径50μm，片状。通过等静压成型、烧结、保温和退火的步骤制备上述用于钢管扩径头的含油滑块。本发明采用含油滑块集成和替代传统油路系统和传统滑块，即通过粉末冶金制备具有一定孔隙度、加载出油卸载吸油的滑块，达到扩径头内锥体和外扇形块的自润滑。
Description
技术领域
本发明属于钢管加工领域，特别涉及一种用于钢管扩径头的含油滑块及其所用合金和制备工艺。
背景技术
钢管扩径整圆工序是生产大管径管道用钢管(尤其是直缝埋弧焊接钢管)的必要流程，以保证所生产钢管的几何圆度。扩径可以消除变形，改善尺寸精度，提高钢管的平直度，并消除残余应力，提高屈服强度。目前钢管生产中大都采用机械扩径，机械扩径头主要是由多面棱锥体和对应的扇形楔块组成，通过液压驱动及依靠楔面的扩张作用，达到扩径的作用。通常，扩径头内部各机构之间采用油路供油进行润滑，而油路供油存在设计复杂、易被磨削堵塞、润滑不充分等缺点，极大地限制了扩径的效率及质量。
发明内容
为改进扩径机靠油路供油所带来的一系列弊端，本发明提供一种用于钢管扩径头的含油滑块，通过粉末冶金制备具有一定孔隙度、加载出油卸载吸油的滑块，达到扩径头内锥体和外扇形块的自润滑，可以替代传统扩径头中的油路+滑块结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于钢管扩径头的含油滑块，该含油滑块由合金制成，该含油滑块可自身含油，加压出油卸载吸油。
该含油滑块的孔隙率30％～50％、平均孔隙直径40μm且具有开孔结构，含油率为50％～60％。。
含油滑块的合金包括互扩散组元Fe、Ti、Al，组元质量比为：Fe:Ti:Al＝4:2.3:1～2.3:1.9:1，另外还含有合金总质量1.20～2.30％的RE,RE是稀土族元素。
本发明还提供了一种用于制备上述含有滑块的合金。
一种用于钢管扩径头的含油滑块的合金，合金包括互扩散组元Fe、Ti、Al，组元质量比为：Fe:Ti:Al＝4:2.3:1～2.3:1.9:1，另外还含有合金总质量1.20～2.30％的RE。
合金最初是以Fe、Ti、Al三种组元以粉末形式单独存在，粉末平均粒径50μm，为片状。
本发明的再一个目的是提供一种用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺。
一种用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺，依次包括等静压成型、烧结、保温和退火的步骤。
所述等静压成型的步骤中，将按照上述的组分的粉末经均匀混合后压入模坯腔中，振实密度为5.00～5.30g/cm-3，等静压成型压力260～310MPa。
所述烧结的步骤是：先在升温到500℃，保温30min；再升温到1200℃，保温60min。
所述保温的步骤是：降温至900℃，保温60min。
所述退火的步骤是：随炉冷却至常温。
本发明的有益效果是：本发明采用一种含油滑块集成和替代传统油路系统和传统滑块，并提供了该含油滑块的组分参数和制备工艺，即通过粉末冶金制备具有一定孔隙度、加载出油卸载吸油的滑块，达到扩径头内锥体和外扇形块的自润滑。本发明可极大降低扩径头的设计复杂度、延长扩径头的使用周期、降低使用成本、提高扩径效率及质量。
本发明通过控制Ti、Fe、Al三种主要合金元素含量，结合物理反应烧结法，以柯肯达尔效应为理论基础，利用Fe、Al和Ti、Al两组组元扩散系数的不同，烧结之后在一定的保温条件(900℃，60min)下，组元Al扩散到另外两种组元和Ti和Fe中形成孔隙，使获得的含油滑块中的孔隙度、孔隙形状均满足设计要求。之所以选择Fe:Ti:Al＝4:2.3:1～2.3:1.9:1，是因为要通过Fe和Ti的相互作用消除互扩散带来的体积膨胀效应，也可以降低成本。同时，为了避免Al含量过高导致的含油滑块力学性能下降，本发明相应的添加一定量RE(1.20～2.30％)元素，达到减少高铝硬脆相、净化晶界的作用。通过改进组分和工艺，最终获得力学性能满足要求且孔隙度为30～50％的开孔结构含油滑块。
附图说明
图1含油滑块制备工艺图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种用于钢管扩径头的含油滑块，该含油滑块由合金制成，该含油滑块自身含油，加压出油卸载吸油。
该含油滑块的组元质量百分比为：Fe:Ti:Al＝4:2.3:1～2.3:1.9:1，另外还含有RE(1.20～2.30％)。合金最初是以Fe、Ti、Al三种组元以粉末形式单独存在，粉末平均粒径50μm，片状。上述的用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺，依次包括等静压成型、烧结、保温和退火的步骤；等静压成型的步骤中，将按照上述的组分的粉末经均匀混合后压入模坯腔中，振实密度为5.00～5.30g/cm-3，等静压成型压力260～310MPa；烧结的步骤是：先在升温到500℃，保温30min；再升温到1200℃，保温60min；保温的步骤是：降温至900℃，保温60min；退火的步骤是：随炉冷却至常温。
针对Ti、Fe、Al三个组分的不同配比进行实施例分析：
实施例1
Fe:Ti:Al＝4:2.3:1，RE＝2.00％，工艺参数不变，见表1：
表1
实施例2
Fe:Ti:Al＝3.2:2.1:1，RE＝2.00％，工艺参数不变，见表2
表2
实施例3
Fe:Ti:Al＝2.3:1.9:1，RE＝2.00％，工艺参数不变，见表3
表3
。
Claims (7)
1.一种用于钢管扩径头的含油滑块，其特征在于：该含油滑块由合金制成，该含油滑块可自身含油，加压出油卸载吸油；该含油滑块的孔隙率30％～ 50％、平均孔隙直径40μm 且具有开孔结构，含油率为50％～ 60％；含油滑块的合金包括互扩散组元Fe、Ti、Al，组元质量比为：Fe:Ti:Al ＝ 4:2.3:1 ～ 2.3:1.9:1，另外还含有合金总质量1.20 ～ 2.30％的RE。
2.一种用于钢管扩径头的含油滑块的合金，其特征在于：合金包括互扩散组元Fe、Ti、Al，组元质量比为：Fe:Ti:Al ＝ 4:2.3:1 ～ 2.3:1.9:1，另外还含有合金总质量1.20 ～2.30％的RE。
3.如权利要求2 所述的用于钢管扩径头的含油滑块的合金，其特征在于：合金最初是以Fe、Ti、Al 三种组元以粉末形式单独存在，粉末平均粒径50μm，为片状。
4.一种用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺，其特征在于：依次包括等静压成型、烧结、保温和退火的步骤；所述等静压成型的步骤中，将按照权利要求2中的合金的组元质量比的粉末经均匀混合后压入模坯腔中，振实密度为5.00 ～ 5.30g/cm-3，等静压成型压力260 ～ 310MPa。
5.如权利要求4所述的用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺，其特征在于：所述烧结的步骤是：先在升温到500℃，保温30min ；再升温到1200℃，保温60min。
6.如权利要求4所述的用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺，其特征在于：所述保温的步骤是：降温至900℃，保温60min。
7.如权利要求4所述的用于钢管扩径头的含油滑块的制备工艺，其特征在于：所述退火的步骤是：随炉冷却至常温。
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