CN109622658B - 一种大直径白铜薄壁管材的制备加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大直径白铜薄壁管材的制备加工方法，具体步骤依次包括：白铜合金熔铸和锻造预制空心坯料；管坯省力复合挤压；机加工管坯；多道次强力变薄旋压；半成品中间热处理；成品旋压和热处理；以及精整和抛光，获得直径大于350mm的大直径白铜薄壁无缝管材。该方法加工的大直径白铜薄壁管材组织细小均匀，具有高精度、较高强度、高的抗流动海水冲刷腐蚀、良好导热性和耐疲劳性能等优异特点，在船舶、火力发电和海水淡化等领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于金属加工成型技术领域，具体地，涉及一种大于350mm的高精度大直径白铜薄壁管材的制备加工方法。
背景技术
众所周知，白铜管材具有高强度、良好导热性、耐腐蚀性、耐流动海水冲刷腐蚀等优异性能，在船舶、火力发电、海水淡化等领域的管路应用中具有十分广泛的应用前景。
目前，外径小于350mm白铜管材主要采用“挤扩拉”工艺进行生产，现有技术中包括：发明专利授权号ZL 200710054272.x，一种大直径白铜管的制作工艺方法；《大口径白铜管产品开发及工艺研究》，上海有色金属，2013，V0134，NO·2,p.50～58。另外，还提出了一种采用“铸拉”工艺制备外径小于350mm白铜管材，现有技术中包括：发明专利申请号201510596464.8，一种大直径薄壁白铜管材短流程生产方法等。
现有技术中的“挤扩拉”工艺和“铸拉”工艺主要为制备外径小于350mm的白铜管材，采用上述技术难以生产外径大于350mm的白铜薄壁管材。随着我国船舶等海洋工业的快速发展，已经对制备外径大于350mm的大直径白铜薄壁管材提出需求。
针对现有技术的诸多不足和大直径白铜薄壁管材国内发展需求，在发明专利授权号：ZL201110432450.4，一种大直径高质量管(环)坯制备方法公开的技术方案的基础上，本发明提出采用“省力复合挤压+旋压”工艺制备大直径白铜薄壁管材，对“一种大直径高质量管(环)坯制备方法”的技术方案进行进一步优化创新。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种大直径白铜薄壁管材制备加工方法，包括如下步骤：1)白铜合金熔铸和锻造预制空心坯料；2)管坯省力复合挤压；3)机加工管坯；4)多道次强力变薄旋压；5)半成品中间退火；6)成品旋压和退火；7)精整和抛光。
进一步地，所述步骤1)中白铜合金熔铸的熔炼温度为1300℃～1350℃，白铜合金铸锭直径为350mm～500mm；所述预制空心坯料的外径为400mm～780mm，内径为120mm～320mm。
进一步地，所述步骤2)中白铜合金复合挤压的挤压速度为5mm/s～7mm/s，挤压温度为900℃～950℃。
进一步地，所述步骤3)中机加工后旋压管坯的外径为390mm～750mm，壁厚为18mm～30mm。
进一步地，所述步骤4)中白铜管半成品多道次强力变薄旋压的道次减薄率为25％～35％，进给比为1.8mm/r～2.5mm/r。
进一步地，所述步骤5)中白铜管材半成品中间退火之间的总减薄率为55％～70％；半成品退火温度为820℃～850℃、保温时间为2.5～4小时。
进一步地，所述步骤6)中成品管材强旋的道次减薄率为20％～30％，进给比为0.8mm/r～1.5mm/r；成品退火温度为650℃～780℃、保温时间为l～2小时。
进一步地，所述步骤7)中经精整和抛光后，白铜薄壁管材外径公差小于±0.5mm，壁厚公差小于±0.1mm，直线度小于4mm/m。
本发明的一种大直径白铜薄壁管材制备加工具有以下优点和有益效果：
(1)采用空心坯料复合挤压工艺，成型省力，制备的旋压管坯组织细小均匀，能够严格控制加工过程中组织的均匀性和细化组织，提高产品的综合性能；
(2)制备的大直径白铜薄壁无缝管材外径大于350mm，管材外径公差小于±0.5mm，壁厚公差小于±0.1mm，直线度小于4mm/m；
(3)制备的大直径白铜薄壁管材组织细小、均匀，具有高精度、高强度、高抗流动海水冲刷腐蚀、良好导热性和耐疲劳性能等优异特点；
(4)适用于外径大于350mm的大直径白铜薄壁管材，亦适用于外径小于350mm白铜薄壁管材，适用性强；
综上，本发明的大直径白铜薄壁管材制备加工方法为制备外径大于350mm的大直径白铜薄壁管材制备加工提供了新途径，产品可用于船舶、火力发电和海水淡化和核工业等高科技领域和普通民用的各行各业，应用前景良好，具有一定的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，应当意识到的是，所述实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的一个宽泛实施例中，一种大直径白铜薄壁管材制备加工，具体步骤如下：
1)采用感应熔炼炉制备白铜合金铸锭，将铸锭进行墩拔锻造，并冲孔预制成空心坯料；
2)在压力机上对冲孔预制成空心坯料进行热复合挤压；
3)在车床上机加工复合挤压管坯，获得旋压管坯；
4)在三轮强力精密旋压机上，对旋压管坯进行多道次强力变薄旋压；
5)将旋压半成品进行中间退火；
6)将退火后的半成品进行成品旋压，并进行成品退火；
7)将退火后的成品管材进行精整和抛光。
其中：
步骤1)中白铜合金熔铸的熔炼温度为1300℃～1350℃，白铜合金铸锭直径为350mm～500mm；锻造温度为850℃～1000℃，冲孔预制空心坯料的外径为400mm～780mm，内径为120mm～320mm。
步骤2)中复合挤压挤压筒和挤压杆预热温度为400℃～450℃，挤压温度为900℃～950℃，挤压速度为1mm/s～10mm/s。
步骤3)中机加工后旋压管坯的外径为390mm～750mm，壁厚为8mm～30mm。
步骤4)中白铜管材半成品多道次强力变薄旋压的道次减薄率为25％～35％，进给比为1.8mm/r～2.5mm/r。
步骤5)中白铜管材半成品中间退火之间的总减薄率为55％～70％；半成品退火温度为820℃～850℃，保温时间为2.5～4小时。
步骤6)中成品管材强旋的道次减薄率为20％～30％，进给比为0.8mm/r～1.5mm/r；成品退火温度为650℃～780℃，保温时间为l～2小时。
步骤7)中经精整和抛光后，大直径白铜薄壁管材外径公差小于±0.5mm，壁厚公差小于±0.1mm，直线度小于4mm/m。
下面将根据本发明不同优选实施例对本申请进行详细解释和说明。
实施例1：
加工对象为B10白铜合金大直径薄壁管材，其直径为700mm，壁厚为6mm，长度为1000mm。
按照B10白铜合金成分，在感应熔炼炉熔铸成直径为500mm的铸锭，熔炼温度为1325℃；在锻造机上将500mm的铸锭墩拔、冲孔预制成外径为780mm和内径为320mm的空心坯料，锻造温度为950℃。
将挤压筒和挤压杆预热温度为450℃，挤压温度为900℃，挤压速度为6mm/s。
机加工后，旋压管坯的外径为750mm，壁厚为30mm。
采用三轮强力精密旋压机进行多道次变薄旋压，第一道次的减薄率为25％，第二、三道次的减薄率为35％，进给比为2.5mm/r。
退火间总减薄率为70％，退火温度为820℃，保温时间为4小时。
退火后第一道次的减薄率为31％，进给比为2mm/r，最后一道次成品旋压的减薄率为20％，进给比为1.2mm/r。
成品退火温度为780℃，保温时间为2小时。
最后经过精整和抛光，获得尺寸规格为Ф700mm×6mm×1000mm的大直径B10白铜管材，管材抗拉强度大于310MPa，延伸率大于26％。
实施例2：
加工对象为B10白铜合金大直径薄壁管材，其直径为400mm，壁厚为3mm，长度为3500mm。
按照B10白铜合金成分，在感应熔炼炉熔铸成直径为350mm的铸锭，熔炼温度为1300℃；在锻造机上将350mm的铸锭墩拔、冲孔预制成外径为470mm和内径为160mm的空心坯料，锻造温度为900℃。
将挤压筒和挤压杆预热温度为420℃，挤压温度为900℃，挤压速度为5mm/s。
机加工后，旋压管坯的外径为443mm，壁厚为25mm。
采用三轮强力精密旋压机进行多道次变薄旋压，第一道次的减薄率为22％，第二、三道次的减薄率为28％，进给比为2.2mm/r。
退火间总减薄率为59.6％，退火温度为840℃，保温时间为3小时。
退火后第一道次的减薄率为25％，第二、三道次的减薄率为28％，进给比为2.1mm/r。
最后一道次成品旋压的减薄率为22％，进给比为0.8mm/r。
成品退火温度为700℃，保温时间为2小时。
最后经过精整和抛光，获得尺寸规格为Ф400mm×3mm×3500mm的大直径B10白铜管材，管材抗拉强度大于310MPa，延伸率大于26％。
实施例3：
加工对象为B30白铜合金大直径薄壁管材，其直径为360mm，壁厚为2.5mm，长度为2000mm。
按照B30白铜合金成分，在感应熔炼炉熔铸成直径为350mm的铸锭，熔炼温度为1350℃；在锻造机上将350mm的铸锭墩拔、冲孔预制成外径为400mm和内径为120mm的空心坯料，锻造温度为960℃。
将挤压筒和挤压杆预热温度为450℃，挤压温度为950℃，挤压速度为7mm/s。
机加工后，旋压管坯的外径为390mm，壁厚为18mm。
采用三轮强力精密旋压机进行多道次变薄旋压，第一道次的减薄率为20％，第二、三道次的减薄率为25％，进给比为2.5mm/r。
退火间总减薄率为55％，退火温度为850℃，保温时间为2.5小时。
退火后第一道次的减薄率为25％，第二、三道次的减薄率为27％，进给比为1.9mm/r。
最后一道次成品旋压的减薄率为30％，进给比为1.5mm/r。
成品退火温度为650℃，保温时间为1小时。
最后经过精整和抛光，获得尺寸规格为Ф360mm×2.5mm×2000mm的大直径B30白铜管材，管材抗拉强度大于350MPa，延伸率大于25％。
本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对上述这些优选实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
应当意识到，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
Claims (1)
1.一种大直径白铜薄壁管材的制备加工方法，其特征在于，该加工方法制备的大直径白铜薄壁无缝管材外径大于350mm，管材外径公差小于±0.5mm，壁厚公差小于±0.1mm，直线度小于4mm/m，所述制备加工方法包括如下步骤：
1)白铜合金熔铸和锻造预制空心坯料
所述白铜合金熔铸的熔炼温度为1300℃～1350℃，白铜合金铸锭直径为350mm～500mm；所述预制空心坯料的外径为400mm～780mm，内径为120mm～320mm；
2)管坯省力复合挤压
所述白铜合金复合挤压的挤压速度为5mm/s～7mm/s，采用复合挤压筒或挤压杆进行挤压，所述复合挤压筒或挤压杆的预热温度为400℃～450℃，挤压温度为900℃～950℃；
3)机加工管坯
机加工后旋压管坯的外径为390mm～750mm，壁厚为18mm～30mm；
4)多道次强力变薄旋压
采用三轮强力精密旋压机进行多道次变薄旋压，白铜管半成品多道次强力变薄旋压的道次减薄率为25％～35％，进给比为1.8mm/r～2.5mm/r；
5)半成品中间退火
白铜管材半成品中间退火之间的总减薄率为55％～70％；半成品退火温度为820℃～850℃、保温时间为2.5～4小时；
6)成品旋压和退火
成品管材强旋的道次减薄率为20％～30％，进给比为0.8mm/r～1.5mm/r；成品退火温度为650℃～780℃、保温时间为l～2小时；
7)精整和抛光
经精整和抛光后，白铜薄壁管材外径公差小于±0.5mm，壁厚公差小于±0.1mm，直线度小于4mm/m。
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