CN109702039A - 一种异形铜管加工方法 - Google Patents

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廖中旭
周晓阳
谢维兵
刘国仓
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Abstract

本发明涉及铜基合金制造技术领域,一种异形铜管加工方法,包括如下步骤:步骤1),铸造:在熔化炉内拉制得到实心铸坯;步骤2),铜棒热挤压:将实心铸坯放置在挤压机上进行穿孔挤压加工得到金属毛坯,挤压温度640~730℃,挤压比约300;步骤3),冷挤压:将热状态下的金属毛坯放入模具腔内,在11.2MPa压力和20mm/s的速度作用下迫使金属在模具腔中流动挤出,从而获得成型件。步骤4),退火:将上述成型件缓慢加热至250~300℃,保温2小时,缓慢冷却至室温,用于消除内应力。该加工流程从铸造‑热挤压‑冷拔‑退火;以解决降低成本、提高生产率、减少零件的切削加工量等问题。

Description

一种异形铜管加工方法
技术领域
本发明涉及铜基合金制造技术领域,尤其涉及一种异形铜管加工方法。
背景技术
目前在国内利用黄铜生产外径小、内径异性铜管主要采用机械加工方法制造,然而采用机械加工制造外圆内异型铜管,加工难度大、成材率和生产效率低,材料消耗大、成本高,这种外圆内异型铜管因其外径小、内径为异型,加工过程材料变形极不均匀,在生产工艺、设计等技术问题上都有较高的要求,但这些技术问题在国内尚属空白,该领域技术人员也在迫切寻找一种更好的制造发放来满足目前市场的需求。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种异形铜管加工方法,其加工流程从铸造-热挤压-冷拔-退火;以解决降低成本、提高生产率、减少零件的切削加工量等问题。
为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案:
一种异形铜管加工方法,包括如下步骤:
步骤1),铸造:在熔化炉内拉制得到实心铸坯;
步骤2),铜棒热挤压:将实心铸坯放置在挤压机上进行穿孔挤压加工得到金属毛坯,挤压温度640~730℃,挤压比约300;
步骤3),冷挤压:将热状态下的金属毛坯放入模具腔内,在11.2MPa压力和 20mm/s的速度作用下迫使金属在模具腔中流动挤出,从而获得成型件。
步骤4),退火:将上述成型件缓慢加热至250~300℃,保温2小时,缓慢冷却至室温,用于消除内应力。
作为优选,所述步骤1),铸造具体包括:
步骤1.1),检查熔化炉和保温炉内铜水液面的高度,使保温炉内铜水超过铸模上部15厘米;熔化炉采用经过烘干的木炭覆盖,保温炉采用片状石墨作为覆盖剂;
步骤1.2)启动第一冷却循环水,对于耐高温胶圈降温防止其融化;
步骤1.3)将熔化炉电压接到全压位置,提高保温炉内铜水温度,当加热温度达到1180℃;低速牵引引锭头,确认铜与引锭头完全结合,
步骤1.4)启动第二冷却循环水并将第一冷却循环水水压调大,加速铸锭冷却成型;
步骤1.5)将熔化炉电压设定到保温状态,熔化炉加料进行降温,当保温炉热电偶显示温度已经降到1130℃,拉制得到实心铸坯。
本发明采用上述技术方案,该技术方案涉及一种异形铜管加工方法,其有益效果是:
1.节约原材料,冷挤压是利用金属的塑性变形来形成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料利用率,冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。
2.提高劳动生产率,用冷挤压工艺代替切削加工制造零件,能使生产率提高几倍、几十倍。
3.制作以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可达IT7~IT8级,表面粗糙度可达R0.2~R0.6。因此,用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精加工。
4.提高零件的力学性能。冷挤压后的金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度远高于原材料的强度。
5.降低零件成本。由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量,从而使零件成本大大降低。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方案作进一步详细的说明。
下面将结合本发明实施例,对本发明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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例涉及一种异形铜管加工方法,包括如下步骤:
步骤1),铸造:在熔化炉内拉制得到实心铸坯;
步骤1.1),检查熔化炉和保温炉内铜水液面的高度,使保温炉内铜水超过铸模上部15厘米;这样可以保证开始铸造时的静压力,另一方面如果出现漏铜事故可以快速处理,当铸造稳定后向熔化炉加料,逐渐提高液面高度;所述熔化炉采用经过烘干的木炭覆盖,保温炉采用片状石墨作为覆盖剂;覆盖保护主要目的是防止铜水与外界空气相接触,铜水在1140℃时极易吸收空气中的水分,这些水分经过高温会分解成氢气和氧气,在浇铸出来的铜管断面产生气孔等缺陷。
步骤1.2)启动第一冷却循环水,对于耐高温胶圈降温防止其融化;
步骤1.3)将熔化炉电压接到全压位置,提高保温炉内铜水温度,当加热温度达到1180℃;打开牵引机构,设定低速牵引,在牵引过程密切关注铜与引锭头结合情况,确认铜与引锭头完全结合;随着引锭头全部通过牵引机后,锁紧牵引机构传动,使牵引滚轮直接对铜管铸锭进行牵引,调整牵引机构速度,按照“进-停-退”工艺进行铸造。
步骤1.4)启动第二冷却循环水并将第一冷却循环水水压调大,加速铸锭冷却成型;
步骤1.5)将熔化炉电压设定到保温状态,熔化炉加料进行降温,当保温炉热电偶显示温度已经降到1130℃,调整第一冷却循环水和第二冷却循环水压力,保证回水温度处于35℃,拉制得到实心铸坯。
步骤2),铜棒热挤压:将实心铸坯放置在挤压机上进行穿孔挤压加工得到金属毛坯,挤压温度640~730℃,挤压比约300;本方案的特点是穿孔挤压一次成型,坯料切割和挤压余量较大。传统方案中,芯棒受到压应力和拉应力交变作用,对模具材料和加工要求交高,芯棒的润滑状况不好。在正向挤压过程中,铜棒沿挤压铜内壁移动,铜棒流动方向与挤压轴的运动方向相同,由于坯料的加热温度与挤压铜温度(一般为400~450℃)相差较大,挤压过程中不但不容易产生过热现象,若挤压速度太慢会引起坯料表面温度的过分降低,增加流动不均匀性,挤压负荷上升,甚至产生闷车现象。
步骤3),冷挤压:将热状态下的金属毛坯放入模具腔内,在11.2MPa压力和 20mm/s的速度作用下迫使金属在模具腔中流动挤出,从而获得成型件。异性管采用两次拔成,拔制的压下量和拔制速度取决于被拔的材料的化学成分、所要求拔后的力学性能和冷拔机的能力。坯料断面越大、冷拔压下量和拔制速度应越小。
在上述步骤3)之前,还需要进行酸洗:作用是清除氧化皮,以利于发现和清理表面缺陷。
打头:将材料的一端在热状态下打细使之易于穿过模孔以供拔钳夹持,打头的直径一般以既易穿过模孔又有足够强度防止拔断为准,一般比冷拔后型材直径小为宜。打头长度取决于拔机结构和所拔尺寸,且随坯料断面尺寸的增大而加长,打头过渡段的倾角根据材料尺寸而定。
润滑:作用是减小拔制力,减小拔模磨损速度,防止划伤冷拔材表面和确保冷拔材的尺寸精度与表面质量。
步骤4),退火:将上述成型件缓慢加热至250~300℃,保温2小时,缓慢冷却至室温,用于消除内应力。
上述技术方案涉及一种异形铜管加工方法,其有益效果是:
1.节约原材料,冷挤压是利用金属的塑性变形来形成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料利用率,冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。
2.提高劳动生产率,用冷挤压工艺代替切削加工制造零件,能使生产率提高几倍、几十倍。
3.制作以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。零件的精度可达IT7~IT8级,表面粗糙度可达R0.2~R0.6。因此,用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精加工。
4.提高零件的力学性能。冷挤压后的金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度远高于原材料的强度。
5.降低零件成本。由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量,从而使零件成本大大降低。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种异形铜管加工方法,其特征在于;包括如下步骤:
步骤1),铸造:在熔化炉内拉制得到实心铸坯;
步骤2),铜棒热挤压:将实心铸坯放置在挤压机上进行穿孔挤压加工得到金属毛坯,挤压温度640~730℃,挤压比约300;
步骤3),冷挤压:将热状态下的金属毛坯放入模具腔内,在11.2MPa压力和20mm/s的速度作用下迫使金属在模具腔中流动挤出,从而获得成型件;
步骤4),退火:将上述成型件缓慢加热至250~300℃,保温2小时,缓慢冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种异形铜管加工方法,其特征在于;所述步骤1),铸造具体包括:
步骤1.1),检查熔化炉和保温炉内铜水液面的高度,使保温炉内铜水超过铸模上部15厘米;熔化炉采用经过烘干的木炭覆盖,保温炉采用片状石墨作为覆盖剂;
步骤1.2)启动第一冷却循环水,对于耐高温胶圈降温防止其融化;
步骤1.3)将熔化炉电压接到全压位置,提高保温炉内铜水温度,当加热温度达到1180℃;低速牵引引锭头,确认铜与引锭头完全结合,
步骤1.4)启动第二冷却循环水并将第一冷却循环水水压调大,加速铸锭冷却成型;
步骤1.5)将熔化炉电压设定到保温状态,熔化炉加料进行降温,当保温炉热电偶显示温度已经降到1130℃,拉制得到实心铸坯。
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