CN109108100A - 一种金属层状复合管材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属层状复合管材的制造方法。包括以下步骤：1)采用卧式金属型材挤压机，该挤压机包括三个并排独立设置的且轴线平行布置的盛料筒、对各盛料筒中的待挤压坯锭进行挤压的挤压杆以及驱动各挤压杆动作的油缸；2)将与相应盛料筒相适应的基层坯锭和皮层坯锭分别加热到相应的挤压温度；3)将加热后的基层坯锭和皮层坯锭对应放置于对应的盛料筒中；4)由油缸带动挤压杆对基层坯锭挤压，使基层坯锭挤压进入挤压模具中焊合成基管以作模芯；5)再由油缸带动挤压杆对皮层坯锭挤压，皮层坯锭跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。该方法可有效解决通过复合铸锭正向挤压产生的头尾包覆皮层厚度不均匀的技术问题。

Description

一种金属层状复合管材的制造方法

技术领域

本发明涉及复合管材的制造方法，具体涉及一种金属层状复合管材的制造方法。

背景技术

金属层状复合材料指的是由两层或两层以上不同性能的金属通过某种复合方式而成的一种具有优良综合性能的材料，它既可以提高材料的综合性能，同时还能减少贵重金属用量，这对于日益减少的自然资源和不断增长的生产需求显得尤为重要。

随着现代工业技术的发展和各种新技术、新产业，人们对材料性能的要求日益增高，在某些工况条件下,单一组元材料的性能已经很难满足要求。金属层状复合材料由于在设计上综合了各组元的特点，并弥补了各自的不足，具有单一金属或合金无法比拟的优异综合性能，成为材料科学的研究热点之一，因此，金属层状复合材料的研究变得十分广泛，许多国家在金属层状复合材料领域展开了大量的研究，使得其得到了空前的发展。金属层状复合材料的加工方法有很多种，包括轧制复合、挤压复合、爆炸复合、电磁复合等力学复合方法；钎焊、铸造、喷射沉积、粉末轧制等冶金方法；铆接、粘接等连接结合方法；化学镀法、气相沉积等化学方法。但对于金属层状复合材料的工业生产来说，主要是以力学和冶金复合方法为主。

采用挤压复合法制备金属层状复合材料的历史们可以追溯到1879年法国的Borel、德国的Wesslau开发的铅包覆电缆生产工艺。在此基础上发展起来的正向挤压包覆、侧向挤压包覆等方法在当今仍被广泛使用。挤压复合法种类很多，主要用于生产管、棒、线形层状金属复合材料。具有代表性的挤压成型方法有以下几种：1)复合坯锭挤压法；2)连续包覆挤压法；3)静液挤压法等。

以复合坯锭挤压法制造铝合金层状复合材料为例，铝合金层状复合材料是一种常见的金属层状复合材料，其内层的铝合金一般是提供复合材料所需的力学性能，外层包覆层则是某些特定的性能(如强的耐腐蚀性、良好的焊接性和较高的力学性能等)。正向挤压之前需要通过机械方法将两种金属坯锭套在一起从而组成一个复合坯锭，采用该种挤压方法的最大优点是，挤压过程中在界面上讲产生大量的新的表面，同时变形区内提供的高温、高压条件十分有利于界面间原子的扩散，从而容易达到冶金结合。但是该方法的缺点是头尾包覆皮层厚度严重不均匀。

发明内容

为了有效解决通过复合铸锭正向挤压产生的头尾包覆皮层厚度不均匀的技术问题，本发明提供了一种金属层状复合管材的制造方法。

为实现上述目的，本发明的一种金属层状复合管材的制造方法采用如下技术方案：一种金属层状复合管材的制造方法，包括以下步骤：

1)采用卧式金属型材挤压机，在该挤压机的挤压筒上布置三个独立的平行的盛料筒对各盛料筒中的待挤压坯锭进行挤压；

2)将与相应盛料筒相适应的基层坯锭和皮层坯锭分别加热到相应的挤压温度；

3)将加热后的基层坯锭和皮层坯锭对应放置于对应的盛料筒中；

4)由油缸带动挤压杆对基层坯锭和皮层坯锭进行挤压，使基层坯锭挤压进入挤压模具中焊合成基管以作模芯；

5)再由油缸带动挤压杆对皮层坯锭挤压，皮层坯锭跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。

在步骤3)中，挤压机采用正向挤压，所述基层坯锭的数量为两个并分别置于两侧盛料筒内，皮层坯锭的数量为一个并置于中间盛料筒内，两侧盛料筒的内径相同。

在步骤5)中通过皮层坯锭通过分流桥式模具跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。

在步骤3)中，挤压机采用正向挤压，所述基层坯锭的数量为一个并分别置于中间盛料筒内，皮层坯锭的数量为两个并置于两侧盛料筒内，两侧盛料筒的内径相同。

所述皮层坯锭横截面的面积与两个基层坯锭的横截面的面积之和之比等于包覆比。

所述基层坯锭的长度略长于皮层坯锭的长度,因皮层坯锭略短,所以迟于基层坯锭出来。

所述基层坯锭采用3003铝合金，皮层坯锭采用4045或4343铝合金，两者的包覆比为(1:9-2:8)，挤压温度为460℃-500℃。

本发明的有益效果：加热后的基层坯锭经挤压形成基管，基管当着下一步挤压包覆的模芯，加热后的皮层坯锭跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆，由于基管和包覆式分别挤压而成的,因此厚度是均匀一致的,而复合锭挤压时,基层坯锭与皮层坯锭在一个挤压筒内同时挤压,由于两者屈服强度不同,因此包覆比难以控制,同时,复合锭挤压时,由于挤压力随着挤压过程进行而逐渐减小,会造成挤压变形区变化,从而引起包覆层厚度沿长度分布不均匀,这种制造方法可有效地解决通过复合铸锭正向挤压产生的头尾包覆皮层厚度不均匀的技术问题。并且还可以对包覆比进行有效调控,通过控制皮层坯锭横截面积与两个基层坯锭的横截面积之比等于包覆比来试下对包覆比进行有效调控,调控的目的是产品要求包覆层稳定且沿产品长度上均匀分布，工艺方法简单，成材率和效率高，经济实用，特别适用于包覆比小于20％的金属层状复合管材的生产。

附图说明

图1是本发明的一种金属层状复合管材的制造方法的实施例一的原理结构示意图；

图2是本发明的一种金属层状复合管材的制造方法的实施例二的原理结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种金属层状复合管材的制造方法的实施例一，如图1所示，包括以下步骤：

1)采用卧式金属型材挤压机，在该挤压机的挤压筒上布置三个并排独立设置的且轴线平行布置的盛料筒2、对各盛料筒2中的待挤压坯锭进行挤压的挤压杆以及驱动各挤压杆动作的油缸；

2)将与相应盛料筒2相适应的基层坯锭4和皮层坯锭3分别加热到相应的挤压温度；

3)将加热后的基层坯锭4和皮层坯锭3对应放置于对应的盛料筒2中；

4)由油缸带动挤压杆对基层坯锭4挤压和皮层坯锭3进行挤压，使基层坯锭4挤压进入挤压模具1中焊合成基管以作模芯；

5)再由油缸带动挤压杆对皮层坯锭3挤压，皮层坯锭3跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。

在步骤3)中，挤压机采用正向挤压，基层坯锭4的数量为两个并分别置于两侧盛料筒内，皮层坯锭3的数量为一个并置于中间盛料筒内，两侧盛料筒的内径相同。在步骤5)中通过皮层坯锭3通过分流桥式模具8跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。所述皮层坯锭3横截面的面积与两个基层坯锭4的横截面的面积之和之比等于包覆比。基层坯锭4的长度略长于皮层坯锭3的长度。基层坯锭4采用3003铝合金，皮层坯锭3采用4045铝合金，两者的包覆比为(1:9-2:8)，挤压温度为460℃-500℃。

两个基层坯锭4同时进入挤压模具的第一焊合室6内焊合成基层管材即基管，而皮层坯锭3通过分流桥式模具8跨越式进入第二焊合室7中并复合到基层管材的外表面，这种制造方法可有效地解决通过复合铸锭正向挤压产生的头尾包覆皮层厚度不均匀的技术问题。并且还可以对包覆比进行有效调控，工艺方法简单，成材率和效率高，经济实用，特别适用于包覆比小于20％的金属层状复合管材的生产。

本发明的一种金属层状复合管材的制造方法的实施例二，如图2所示，如实施例一的区别在于，在步骤3)中，挤压机采用反向挤压，所述基层坯锭4的数量为一个并分别置于中间盛料筒内，皮层坯锭3的数量为两个并置于两侧盛料筒内，两侧盛料筒的内径相同。基层坯锭4通过分流桥式模具8跨越式进入第一焊合室6内焊合成基层管材即基管，而皮层坯锭3进入第二焊合室7中并复合到基层管材的外表面，这种制造方法可有效地解决通过复合铸锭正向挤压产生的头尾包覆皮层厚度不均匀的技术问题。并且还可以对包覆比进行有效调控，工艺方法简单，成材率和效率高，经济实用，特别适用于包覆比小于20％的金属层状复合管材的生产。

在本发明的其他实施例中，皮层坯锭也可以为铜合金；皮层坯锭也可以为镁合金或铜合金或铝合金；基层坯锭也可以为镁合金或铜合金或铝合金。

Claims (7)

1.一种金属层状复合管材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用卧式金属型材挤压机，在该挤压机的挤压筒上布置三个独立的平行的盛料筒,与盛料筒配合设置有对各盛料筒中的待挤压坯锭进行挤压的挤压杆以及驱动挤压杆动作的油缸；

2)将与相应盛料筒相适应的基层坯锭和皮层坯锭分别加热到相应的挤压温度；

3)将加热后的基层坯锭和皮层坯锭对应放置于对应的盛料筒中；

4)由油缸带动挤压杆对基层坯锭和皮层坯锭进行挤压，使基层坯锭挤压进入挤压模具中焊合成基管以作模芯；

5)再由油缸带动挤压杆对皮层坯锭挤压，皮层坯锭跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。

2.根据权利要求1所述的金属层状复合管材的制造方法，其特征在于：在步骤3)中，挤压机采用正向挤压，所述基层坯锭的数量为两个并分别置于两侧盛料筒内，皮层坯锭的数量为一个并置于中间盛料筒内，两侧盛料筒的内径相同。

3.根据权利要求2所述的金属层状复合管材的制造方法，其特征在于：在步骤5)中通过皮层坯锭通过分流桥式模具跨越到模芯外面实现焊合挤压成型完成包覆。

4.根据权利要求1所述的金属层状复合管材的制造方法，其特征在于：在步骤3)中，挤压机采用正向挤压，所述基层坯锭的数量为一个并分别置于中间盛料筒内，皮层坯锭的数量为两个并置于两侧盛料筒内，两侧盛料筒的内径相同。

5.根据权利要求2或3或4所述的金属层状复合管材的制造方法，其特征在于：所述皮层坯锭横截面的面积与两个基层坯锭的横截面的面积之和之比等于包覆比。

6.根据权利要求5中所述的金属层状复合管材的制造方法，其特征在于：所述基体坯锭的长度大于皮层坯锭的长度。

7.根据权利要求1所述的金属层状复合管材的制造方法，其特征在于：所述基层锭坯采用铝合金，皮层锭坯采用4045或4343铝合金，两者的包覆比为(1:9-2:8)，挤压温度为460℃-500℃。