CN105945080A - 一种难变形合金管材的挤压方法 - Google Patents

一种难变形合金管材的挤压方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种难变形合金管材的挤压方法，首先对难变形合金管材的坯料进行分层伤检测，确保坯料无分层伤；其次，对坯料进行析出项检测，控制析出相总和≤2.5％；对于坯料头部外倒圆≥R15，内倒圆≥R8，所有过渡处均圆润光滑，且坯料两端面平直；对坯料进行预热、加热，在热坯料进入润滑床的过程中实现先粘玻璃纤维布，后粘玻璃粉，玻璃粉分布在玻璃布的上下侧；模具选择：采用锥模挤压，锥模角度100‑150°；挤压比控制在3‑7；挤压速度选择：50‑160mm/s。本发明通过此挤压方法将难变形镍基合金管材顺利挤压成型，有效提高成型率，提高了表面产品质量及综合成材率，为以后难变形镍基合金管材成型提供了有利保障。

Description

一种难变形合金管材的挤压方法
技术领域
本发明涉及金属挤压成型技术领域，具体是一种难变形合金管材的挤压方法。
背景技术
难变形合金是指在热加工过程中具有加工塑性低、变形抗力大和变形温度范围窄等特点的一类合金。其化学成分复杂，合金化程度高，具有良好的高温强度、抗氧化腐蚀性能和综合性，用于制造航空、发电、锅炉、化工和仪表等行业机械的高温部件和耐腐蚀部件。难变形合金无缝管材的试制和生产，是在这些合金材料研制的基础上进行的，是这些合金材料应用的重要方面。
通常难变形合金管材的合金化程度很高，高温强化相很多，变形抗力很大，塑性较低，热加工温度范围窄，而用传统的变形工艺，一直存在诸如裂纹、开裂、分层、难以成型等问题，成品率低，难以顺利进行热加工。因此此种管材的生产一直是热挤压行业的绊脚石，阻碍国防建设和国民经济建设的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高成型率、表面产品质量及综合成材率的难变形合金管材的挤压方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种难变形合金管材的挤压方法，包括以下内容：
(1)坯料制备：首先对难变形合金管材的坯料进行分层伤检测，确保坯料无分层伤；其次，对坯料进行析出项检测，控制析出相总和≤2.5％；对于坯料头部外倒圆≥R15，内倒圆≥R8，所有过渡处均圆润光滑，且坯料两端面平直；
(2)加热：按照坯料检测情况对坯料进行预热，预热温度选在坯料应力消除和析出物消除的最佳平衡温度，确保坯料均匀透热，析出相少，应力消除；在经一次感应加热扩孔后，重新进入预热炉预热，消除应力，使坯料再次均匀热透；再进行二次感应加热，加热到最佳变形温度附近-15℃～+40℃，不能反复加热，确保坯料挤压时温度是最佳变形温度；
(3)润滑剂选择：在热坯料进入润滑床的过程中实现先粘玻璃纤维布，后粘玻璃粉，玻璃粉分布在玻璃布的上下侧，实现玻璃粉-玻璃纤维布-玻璃粉三层包裹；
(4)模具选择：采用锥模挤压，锥模角度100-150°；挤压比率：挤压比控制在3-7，避免挤压过程应力集中，和坯料局部过热导致坯料不均增大；挤压速度：50-160mm/s。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中，控制析出相时对坯料采用固溶处理，消除析出相等有害相，其余各项需符合常规要求。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中，坯料表面光滑无台阶，表面光洁度Ra≤1.6μm。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中，坯料端面斜度≤2mm。
作为本发明进一步的方案：步骤(2)中，预热温度≤600℃。
作为本发明进一步的方案：步骤(2)中，二次感应加热保温时间≥2.5h。
作为本发明进一步的方案：步骤(3)中，玻璃纤维布是漏网，对玻璃粉为10-90％漏网；玻璃纤维布的熔点应控制在坯料挤压或扩孔时半熔融状态。
作为本发明进一步的方案：步骤(4)后还包括冷却过程。
作为本发明进一步的方案：冷却时采用水冷，确保入水温度大于950℃。
作为本发明进一步的方案：难变形合金管材为镍基合金管材。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过此挤压方法将难变形镍基合金管材顺利挤压成型，避免了其常规成型过程中产生裂纹，分层等缺陷，有效提高了成型率，提高了表面产品质量及综合成材率，为以后难变形镍基合金管材成型提供了有利保障。
附图说明
图1是本发明挤压模的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
难变形合金管材的种类很多，如N10276、N06625、G3等等多种，下面分别以N06625、N10276钢种为例，详细说明挤压的制备方法。
采用本发明的挤压方法，能将N06625材料顺利挤压成型，避免常规成型过程中产生裂纹及分层等缺陷，改善了内外表面产品质量，提高了综合成材率，为以后难变形合金管材成型提供了有利保障。
工艺流程为：
(来料检验)→坯料探伤→坯料检验→坯料加工→预热→一次感应加热→润滑→二次预热→二次感应加热→二次感应加热→挤压成型→水冷→(矫直→固溶→锯切检验→酸洗→检验修磨→探伤→水压→终检→喷标→包装入库)
实施例1
本发明实施例中，以N06625挤压159*17为例，详细说明挤压的制备方法，其制作步骤如下：
第一步，坯料制备：对应坯料规格242/65×650，坯料进行析出相等检测，控制析出相总和≤2.5％，气体其余成分，探伤无分层，坯料加工后表面光洁度Ra≤1.6μm，所有表面均圆滑过渡，无尖边尖角，头部外倒圆R25，内倒圆R15，喇叭口与内孔实现R5圆滑过渡，尾部外倒圆R10。
第二步，先对坯料清洗干净，去除坯料表面油污和杂质，要求按管号信息排序后装炉，随电阻炉升温；
第三步，电炉预热，低温入炉，温度≤600℃，随炉升温至1000±10℃，保温时间≥2.5h，确保坯料加热均匀；
第四步，润滑，在采用润滑前，除了正常的玻璃粉，还需增加玻璃布，玻璃布的熔点应在900-1200℃，玻璃润滑台的最底层为玻璃粉，中间为玻璃布，最上层为玻璃粉，在热坯料进入润滑床的过程中实现先粘玻璃布，后粘玻璃粉，玻璃粉分布在玻璃布的上下侧，实现玻璃粉-玻璃布-玻璃粉三层包裹，玻璃布是漏网，对玻璃粉约为10-90％漏网；
第五步，挤压成型，如图1所示。模具与普通平模的主要差别在于锥形模具上段的入料口具有锥角α，锥形模具可以有效地减小挤压阻力，减轻工装负荷；锥形模具中段与平模一样，为实际工作带，锥形模具中段的直径d是控制成品材料最终尺寸的有效参数；模具下段的出料口与普通模具一样设计为具有10°左右的锥度β，其直径较锥形模具中段的直径b稍大可以有效降低出料阻力。其余参数可以根据挤压筒的参数、挤压机模座尺寸配套进行设计确定的。需要说明的是，该锥形模具的材质和表面粗糙度要求可以与现有的挤压模具相同，例如采用H13等模具钢制造，本发明不限于此。本发明实施例中挤压模内径d为162.7mm，锥模的锥角α＝120°，所述锥形模具入料口的锥角α为120°。根据本发明实施例，挤压筒的直径为255mm，待挤压坯料经该锥形模具挤压后得到的待处理管材规格为159*17，由此控制坯料的挤压变形比为4.75，但本发明不限于此。此外，如图1所示，挤压比4.75，挤压力25-35MN，挤压速度100-150mm/s；
第六步，水冷，确保入水温度大于950℃。
实施例2
本发明实施例中，以N10276挤压159*17为例，详细说明挤压的制备方法，其制作步骤如下：
第一步，坯料制备：对应坯料规格242/65×560，坯料进行析出相等检测，控制析出相总和≤2.5％，气体其余成分，探伤无分层，坯料加工后表面光洁度Ra≤1.6μm，所有表面均圆滑过渡，无尖边尖角，头部外倒圆R20，内倒圆R10，喇叭口与内孔实现R5圆滑过渡，尾部外倒圆R10。
第二步，先对坯料清洗干净，去除坯料表面油污和杂质，要求按管号信息排序后装炉，随电阻炉升温。
第三步，电炉预热，低温入炉，温度≤600℃，随炉升温至980±10℃，保温时间≥2.5h，确保坯料加热均匀。
第四步，润滑，在采用润滑前，除了正常的玻璃粉，还需增加玻璃布，玻璃布的熔点应在900-1200℃，玻璃润滑台的最底层为玻璃粉，中间为玻璃布，最上层为玻璃粉，在热坯料进入润滑床的过程中实现先粘玻璃布，后粘玻璃粉，玻璃粉分布在玻璃布的上下侧，实现玻璃粉-玻璃布-玻璃粉三层包裹，玻璃布是漏网，对玻璃粉约为10-90％漏网。
第五步，挤压成型，参见图1所示，挤压模内径d为162.7mm，锥模的锥角α＝120°，所述锥形模具入料口的锥角α为120°。挤压筒的直径为255mm，待挤压坯料经该锥形模具挤压后得到的待处理管材规格为159*17，由此控制坯料的挤压变形比为4.75，但本发明不限于此。此外，如图1所示，挤压比4.75，挤压力25-35MN，挤压速度100-150mm/s；第六步，水冷，确保入水温度大于950℃。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，包括以下内容：
(1)坯料制备：首先对难变形合金管材的坯料进行分层伤检测，确保坯料无分层伤；其次，对坯料进行析出项检测，控制析出相总和≤2.5％；对于坯料头部外倒圆≥R15，内倒圆≥R8，所有过渡处均圆润光滑，且坯料两端面平直；
(2)加热：按照坯料检测情况对坯料进行预热，预热温度选在坯料应力消除和析出物消除的最佳平衡温度；在经一次感应加热扩孔后，重新进入预热炉预热；再进行二次感应加热，加热到最佳变形温度附近-15℃～+40℃，不能反复加热，确保坯料挤压时温度是最佳变形温度；
(3)润滑剂选择：在热坯料进入润滑床的过程中实现先粘玻璃纤维布，后粘玻璃粉，玻璃粉分布在玻璃布的上下侧，实现玻璃粉-玻璃纤维布-玻璃粉三层包裹；
(4)模具选择：采用锥模挤压成型，锥模角度100-150°；挤压比率：挤压比控制在3-7；挤压速度：50-160mm/s。
2.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(1)中，控制析出相时对坯料采用固溶处理。
3.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(1)中，坯料表面光滑无台阶，表面光洁度Ra≤1.6μm。
4.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(1)中，坯料端面斜度≤2mm。
5.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(2)中，预热温度≤600℃。
6.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(2)中，二次感应加热保温时间≥2.5h。
7.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(3)中，玻璃纤维布是漏网，对玻璃粉为10-90％漏网；玻璃纤维布的熔点应控制在坯料挤压或扩孔时半熔融状态。
8.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，步骤(4)后还包括冷却过程。
9.根据权利要求8所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，冷却时采用水冷，确保入水温度大于950℃。
10.根据权利要求1所述的难变形合金管材的挤压方法，其特征在于，难变形合金管材为镍基合金管材。
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