CN109201769B - 一种铬锆铜微孔管的加工方法及铬锆铜微孔管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铬锆铜微孔管的加工方法，包括如下步骤：步骤1：将铜、铬、锆按化学成分要求进行配比，配好后进行熔炼浇铸成实心圆铸锭，对实心圆铸锭进行成分检验、金属探伤和表面检查，均合格后，锯段；步骤2：将锯段后的实心圆铸锭进行热挤压得到外径80mm×内径30mm的圆管坯；步骤3：将圆管坯通过直拉伸机拉伸10道次成微孔管坯；其中每道次的拉伸均有其配套的拉伸外模和拉伸内模；步骤4：将所述微孔管坯装入卧式退火炉的炉胆中，对卧式退火炉的炉胆抽真空并充入保护气体对所述微孔管坯进行时效处理；时效处理的温度为420‑450℃，时间为3‑3.5小时；而后出炉时保证微孔管坯料温低于60℃。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属微孔管加工技术领域，尤其涉及到一种铬锆铜微孔管的加工方法及铬锆铜微孔管。
背景技术
铬锆铜微孔管主要用于制作各种气保焊、埋弧焊导电嘴，是焊接设备易损件，属于焊接耗材，广泛应用于汽车、造船、海洋工程、石化、轨道交通、航空、家电等钢结构的机器人焊接。
目前，国际上制作铬锆铜导电嘴的材料普遍以实心棒材为主，工艺是先将实心棒材按规定要求长度(大约35——40mm)切段，然后对切段后的实心棒材钻孔，最后机加工。这种工艺制作的导电嘴，生产成本高，单是钻孔这一道工序的费用大约需要12000元/吨；另外金属损耗也比较多，每吨实心棒材钻孔产生的屑料在30——35KG；经过钻孔制作的导电嘴，内孔表面光滑度差，焊接工作时焊丝与导电嘴内孔摩擦率增大，使导电嘴使用损坏率极高。
发明内容
针对上述问题，本发明对铬锆铜导电嘴的生产工艺反复进行探索、改进、试制，生产出了各项技术指标完全合格的铬锆铜微孔管，且成品内孔同轴度好、内孔及外表面光滑度高，制得的铬锆铜导电嘴的导电率及硬度均高于现有标准。
本发明所采取的技术方案如下：
一种铬锆铜微孔管的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：将金属铬、金属锆、电解铜按单位元素所占的质量百分比计，金属铬0.4～0.8％，金属锆0.3～0.6％，余量为电解铜，进行配比，配好后进行熔炼，浇铸成实心圆铸锭；对浇铸好的实心圆铸锭进行化学成分分析，保证其化学成分满足金属铬含量在0.4～0.8％之间，金属锆含量在0.3～0.6％之间，杂质含量小于0.5％，余量为电解铜；对浇铸好的实心圆铸锭进行金属探伤和表面检查，均合格后，按照工艺要求的长度进行锯段；
步骤2：将锯段后的实心圆铸锭进行热挤压得到外径φ80mm×内径φ30mm的圆管坯；
步骤3：将圆管坯通过直拉伸机拉伸成微孔管坯；所述直拉伸机优选为50T链式直拉机，拉伸前先将圆管坯的一端碾头，碾头的直径小于直拉伸机的拉伸外模孔径，拉伸外模为拉伸微孔管坯所需的配套模具，整套微孔管拉伸模具由配套使用的10个拉伸外模及10个拉伸内模组成。碾头长度设为220-260mm，该碾头长度是根据工艺特性调整到的拉力最稳定的长度范围。通过将碾头插入拉伸外模孔内，再用直拉伸机的钳口夹住碾头部分，然后将圆管坯从拉伸模具拉出，得到外径与拉伸外模的内孔径大小一致的圆管坯。圆管坯进行拉伸至微孔管坯管需要10道次；其中每道次的拉伸均有其配套的拉伸外模和拉伸内模，所述拉伸外模控制管坯的外径，所述拉伸内模控制管坯的内径，通过每道次的拉伸外模和拉伸内模的的限制，将所述圆管坯一次一次拉拔变细，直到拉伸成微孔管坯；所述圆管坯通过10道次的拉伸使得其外径及内径越来越小，其外壁及内壁越来越光滑，其成分组织越来越细密，最后得到的微孔管坯其孔径公差小于0.02mm。
步骤4：将所述微孔管坯装入卧式退火炉的炉胆中，先对卧式退火炉的炉胆抽真空，然后充入保护气体对所述微孔管坯进行时效处理；时效处理的温度为420-450℃，保温时间为3-3.5小时；420-450℃为铬锆铜各种合金元素能够最均匀的融合进铜基体的合适温度范围，该时效处理使得微孔管产品的导电率≥44MS/M、硬度≥80HRB。而后出炉时保证微孔管坯料温低于60℃，若高于60℃会导致微孔管整体氧化变黑，产生氧化皮，进而影响微孔管产品的表面质量。。
作为优选，所述步骤3圆管坯进行冷拉拔制所述成微孔管坯。
作为优选，所述步骤3圆管坯每进行3次冷拉拔均需要在480℃-520℃的温度下进行30-40分钟的退火处理。退火处理能够恢复圆管坯经过3次冷拉拔加工以后消失的塑性，防止其进一步冷拉拔造成圆管坯断裂。
作为优选，所述步骤3圆管坯进行每道次拉伸都采用强度高、表面光滑的特殊合金内模进行内模衬拉，可以有效控制圆管坯的内径不产生变形，并保持圆管坯的内壁光滑。
作为优选，所述步骤3圆管坯进行每道次拉伸的延伸系数控制在1.10-1.45之间。若延伸系数超过该范围，则会容易将圆管坯拉断，若低于该范围，则圆管坯及微孔管坯的内径大小及内壁的光滑度无法得到有效控制。
作为优选，所述步骤2采用卧式挤压机及配套的内径φ80mm的挤压模及外径φ30mm的穿孔针对加热的实心圆铸锭进行挤压制得圆管坯。
作为优选，所述穿孔针采用结合式瓶式针，所述结合式瓶式针在挤压过程中不随实心圆铸锭一起移动，保持位置固定。这样就保证了所述圆管坯的内孔在挤压过程中一直处在正中心的位置，不会出现内孔偏移的情况。
作为优选，所述外径φ30mm的穿孔针针体和内径φ80mm挤压模之间的特殊角度为181°。设置该角度的作用是让穿孔针在进行穿孔时平稳工作，以保证步骤3的圆管坯拉伸成微孔管坯的时候其内孔不发生偏移，稳定处在正中心的位置，显著提高铬锆铜微孔管成品的内径公差的精度。
作为优选，所述步骤2实心圆铸锭进行热挤压得到圆管坯加热温度为860-940℃，挤压速度为20-40mm/s，挤压总加工率控制在90％-95％之间。若温度超出此温度范围则会使实心圆铸锭在热挤压的过程中发生爆裂及断层，若温度比较低，会使实心圆铸锭在热挤压的过程中闷锭，造成实心圆铸锭无法从挤压模中挤出。
作为优选，所述步骤2实心圆铸锭的进行热挤压得到圆管坯加热温度为910-940℃，挤压速度为20-40mm/s，挤压总加工率控制在90％-95％之间。
本发明的有益效果在于：
本发明所述铬锆铜微孔管的加工方法，采用熔铸-热挤压-冷拉拔-时效处理等工序相结合，制造出内孔同轴度好、内孔及外表面光滑度高、送丝顺畅、无台阶、孔径公差小于0.02mm、导电率≥44MS/M、硬度≥80HRB的高精级铬锆铜微孔管，而且工艺简单，成品率高，大幅降低了铬锆铜微孔管的生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作出详细的说明。
实施例1：
一种铬锆铜微孔管的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：将金属铬、金属锆、电解铜按单位元素所占的质量百分比计，金属铬0.4～0.8％，金属锆0.3～0.6％，余量为电解铜，进行配比，配好后进行熔炼，浇铸成实心圆铸锭；对浇铸好的实心圆铸锭进行化学成分分析，保证其化学成分满足金属铬含量在0.4～0.8％之间，金属锆含量在0.3～0.6％之间，杂质含量小于0.5％，余量为电解铜；对浇铸好的实心圆铸锭进行金属探伤和表面检查，均合格后，按照工艺要求的长度进行锯段；
步骤2：将锯段后的实心圆铸锭进行热挤压得到外径φ80mm×内径φ30mm的圆管坯；
步骤3：将圆管坯通过直拉伸机拉伸成微孔管坯；所述直拉伸机优选为50T链式直拉机，拉伸前先将圆管坯的一端碾头，碾头的直径小于直拉伸机的拉伸外模孔径，拉伸外模为拉伸微孔管坯所需的配套模具，整套微孔管拉伸模具由配套使用的10个拉伸外模及10个拉伸内模组成。碾头长度设为220-260mm，该碾头长度是根据工艺特性调整到的拉力最稳定的长度范围。通过将碾头插入拉伸外模孔内，再用直拉伸机的钳口夹住碾头部分，然后将圆管坯从拉伸模具拉出，得到外径与拉伸外模的内孔径大小一致的圆管坯。圆管坯进行拉伸至微孔管坯管需要10道次；其中每道次的拉伸均有其配套的拉伸外模和拉伸内模，所述拉伸外模控制管坯的外径，所述拉伸内模控制管坯的内径，通过每道次的拉伸外模和拉伸内模的的限制，将所述圆管坯一次一次拉拔变细，直到拉伸成微孔管坯；所述圆管坯通过10道次的拉伸使得其外径及内径越来越小，其外壁及内壁越来越光滑，其成分组织越来越细密，最后得到的微孔管坯其孔径公差小于0.02mm。
步骤4：将所述微孔管坯装入卧式退火炉的炉胆中，先对卧式退火炉的炉胆抽真空，然后充入保护气体对所述微孔管坯进行时效处理；时效处理的温度为420-450℃，保温时间为3-3.5小时；420-450℃为铬锆铜各种合金元素能够最均匀的融合进铜基体的合适温度范围，该时效处理使得微孔管产品的导电率≥44MS/M、硬度≥80HRB。而后出炉时保证微孔管坯料温低于60℃，若高于60℃会导致微孔管整体氧化变黑，产生氧化皮，进而影响微孔管产品的表面质量。
实施例2，
一种铬锆铜微孔管的加工方法，包括如下步骤：
步骤1：将电解铜、金属铬、金属锆按化学成分要求进行配比，其中，以单位元素所占的质量的百分比计：Al占0.1～0.25，Mg占0.1～0.25，Cr占0.4～0.8，Zr占0.3～0.6，Fe占0.05，Si占0.05，其他杂质总和不超过0.5，余量为Cu；。配好后进行熔炼，浇铸成实心圆铸锭；对浇铸好的实心圆铸锭进行化学成分分析，保证其化学成分满足上述配比要求；对浇铸好的实心圆铸锭进行金属探伤和表面检查，均合格后，按照工艺要求的长度进行锯段；
步骤2：将锯段后的实心圆铸锭进行热挤压得到外径φ80mm×内径φ30mm的圆管坯；实心圆铸锭的进行热挤压得到圆管坯的加热温度为860-940℃，挤压速度为20-40mm/S，挤压总加工率控制在90％-95％之间。挤压时先将加热好的实心圆铸锭送入所述挤压模的挤压筒内，然后在实心圆铸锭的后面放入圆环形挤压垫，填充挤压(填充挤压就是将小于挤压筒直径的铸锭充满挤压筒)，挤压过程中使挤压模的挤压轴推着挤压垫和实心圆铸锭向前运动，强迫实心圆铸锭穿过挤压模孔与穿孔针形成的“圆环”而成为尺寸为φ80×φ30的圆管坯。
步骤3：将圆管坯通过直拉伸机拉伸成微孔管坯；所述直拉伸机优选为50T链式直拉机，拉伸前先将圆管坯的一端碾头，碾头的直径小于直拉伸机的拉伸外模孔径，拉伸外模为拉伸微孔管坯所需的配套模具，整套微孔管拉伸模具由配套使用的10个拉伸外模及10个拉伸内模组成。碾头长度设为220-260mm，该碾头长度是根据工艺特性调整到的拉力最稳定的长度范围。通过将碾头插入拉伸外模孔内，再用直拉伸机的钳口夹住碾头部分，然后将圆管坯从拉伸模具拉出，得到外径与拉伸外模的内孔径大小一致的圆管坯。圆管坯进行拉伸至微孔管坯管需要10道次；其中每道次的拉伸均有其配套的拉伸外模和拉伸内模，所述拉伸外模控制管坯的外径，所述拉伸内模控制管坯的内径，通过每道次的拉伸外模和拉伸内模的的限制，将所述圆管坯一次一次拉拔变细，直到拉伸成微孔管坯；所述圆管坯通过10道次的拉伸使得其外径及内径越来越小，其外壁及内壁越来越光滑，其成分组织越来越细密，最后得到的微孔管坯其孔径公差小于0.02mm。
步骤4：将所述微孔管坯装入卧式退火炉的炉胆中，先对卧式退火炉的炉胆抽真空，然后充入保护气体对所述微孔管坯进行时效处理；时效处理的温度为420-450℃，保温时间为3-3.5小时；420-450℃为铬锆铜各种合金元素能够最均匀的融合进铜基体的合适温度范围，该时效处理使得微孔管产品的导电率≥44MS/M、硬度≥80HRB。而后出炉时保证微孔管坯料温低于60℃，若高于60℃会导致微孔管整体氧化变黑，产生氧化皮，进而影响微孔管产品的表面质量。
如表1热挤压和冷拉拔工艺的一种实施方式的具体加工参数表。
作为优选，所述步骤3圆管坯进行冷拉拔制所述成微孔管坯。
作为优选，所述步骤3圆管坯每进行3次冷拉拔均需要在480℃-520℃的温度下进行30-40分钟的退火处理。退火处理能够恢复圆管坯经过3次冷拉拔加工以后消失的塑性，防止其进一步冷拉拔造成圆管坯断裂。
更优选地，第一次和第二次退火处理在480℃-520℃的温度下进行40分钟的退火，第三次退火处理在480℃-500℃的温度下进行30分钟的退火。
作为优选，所述步骤3圆管坯进行每道次拉伸都采用强度高、表面光滑的特殊合金内模进行内模衬拉，可以有效控制圆管坯的内径不产生变形，并保持圆管坯的内壁光滑。
作为优选，所述步骤3圆管坯进行每道次拉伸的延伸系数控制在1.10-1.45之间。若延伸系数超过该范围，则会容易将圆管坯拉断，若低于该范围，则圆管坯及微孔管坯的内径大小及内壁的光滑度无法得到有效控制。
作为优选，所述步骤2采用卧式挤压机及配套的内径φ80mm的挤压模及外径φ30mm的穿孔针对加热的实心圆铸锭进行挤压制得圆管坯。
作为优选，所述穿孔针采用结合式瓶式针，所述结合式瓶式针在挤压过程中不随实心圆铸锭一起移动，保持位置固定。这样就保证了所述圆管坯的内孔在挤压过程中一直处在正中心的位置，不会出现内孔偏移的情况。
作为优选，所述外径φ30mm的穿孔针针体和内径φ80mm挤压模之间的特殊角度为181°。设置该角度的作用是让穿孔针在进行穿孔时平稳工作，以保证步骤3的圆管坯拉伸成微孔管坯的时候其内孔不发生偏移，稳定处在正中心的位置，显著提高铬锆铜微孔管成品的内径公差的精度。
作为优选，所述步骤2实心圆铸锭进行热挤压得到圆管坯加热温度为860-940℃，挤压速度为20-40mm/s，挤压总加工率控制在90％-95％之间。若温度超出此温度范围则会使实心圆铸锭在热挤压的过程中发生爆裂及断层，若温度比较低，会使实心圆铸锭在热挤压的过程中闷锭，造成实心圆铸锭无法从挤压模中挤出。
作为优选，所述步骤2实心圆铸锭的进行热挤压得到圆管坯加热温度为910-940℃，挤压速度为20-40mm/s，挤压总加工率控制在90％-95％之间。
表1热挤压和冷拉拔工艺的一种实施方式的具体加工参数如下：
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。
Claims (1)
1.一种铬锆铜微孔管的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将金属铬、金属锆、电解铜按质量百分比计，金属铬0 .4～0 .8％，金属锆0 .3～0 .6％，余量为电解铜，进行配比，配好后进行熔炼，浇铸成实心圆铸锭；对浇铸好的实心圆铸锭进行化学成分分析，保证其化学成分满足金属铬含量在0 .4～0 .8％之间，金属锆含量在0 .3～0 .6％之间，杂质含量小于0 .5％，余量为电解铜；对浇铸好的实心圆铸锭进行金属探伤和表面检查，均合格后，按照工艺要求的长度进行锯段；
步骤2：将锯段后的实心圆铸锭进行热挤压得到外径φ80mm×内径φ30mm的圆管坯；
步骤3：将圆管坯通过直拉伸机拉伸成微孔管坯；拉伸前先将圆管坯的一端碾头，碾头
的直径小于直拉伸机的拉伸外模孔径，碾头长度220-260mm；圆管坯进行拉伸至微孔管坯管需要10道次；其中每道次的拉伸均有其配套的拉伸外模和拉伸内模，所述拉伸外模控制管坯的外径，所述拉伸内模控制管坯的内径，通过每道次的拉伸外模和拉伸内模的的限制，将所述圆管坯一次一次拉拔变细，直到拉伸成微孔管坯；
步骤4：将所述微孔管坯装入卧式退火炉的炉胆中，先对卧式退火炉的炉胆抽真空，然后充入保护气体对所述微孔管坯进行时效处理；时效处理的温度为420-450℃，保温时间为3-3 .5小时；而后出炉时保证微孔管坯料温低于60℃；
所述步骤3圆管坯进行冷拉拔制成所述微孔管坯；
所述步骤3圆管坯每进行3次冷拉拔均需要在480℃-520℃的温度下进行30-40分钟的退火处理；
所述步骤3圆管坯进行每道次拉伸都采用内模衬拉；
所述步骤3圆管坯进行每道次拉伸的延伸系数控制在1 .10-1 .45之间；
所述步骤2采用卧式挤压机及配套的内径φ80mm挤压模及外径φ30mm的穿孔针对加热的实心圆铸锭进行挤压制得圆管坯；
所述穿孔针采用结合式瓶式针，所述结合式瓶式针在挤压过程中不随实心圆铸锭一起移动，保持位置固定；
所述步骤2实心圆铸锭进行热挤压得到圆管坯的加热温度为860-940℃，挤压速度为20-40mm/s，挤压总加工率控制在90％-95％之间。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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