CN113798341A - 热挤压用复合包套及制备硬质合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热挤压用复合包套及一种制备硬质合金的方法。本发明提供一种热挤压用复合包套，包括：金属层，金属层为铝合金、铜合金或不锈钢；第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层，第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层分别涂覆在金属层的两侧，且第二玻璃润滑层的厚度大于第一玻璃润滑层的厚度；石棉层，石棉层铺设在第二玻璃润滑层上。本发明提供的热挤压用复合包套，通过设置石棉层和金属层，避免了坯料表面温度快速下降，使坯料在挤压过程中，表面温度保持良好，减少了坯料的表面裂纹，提高了硬质合金的表面质量；通过设置玻璃润滑层，加强了坯料与复合包套之间的润滑，可防止挤压后坯料与复合包套难以分离。
Description
技术领域
本发明涉及硬质合金制备技术领域，尤其涉及一种热挤压用复合包套及制备硬质合金的方法。
背景技术
钛合金、镍基合金、不锈钢大口径管棒材在海洋工程、核电、化工等领域的需求越来越大。钛合金、镍基合金、不锈钢等均属于难变形硬质合金，成型工艺难度大。截止目前，尚未实现批量生产。受制于轧制工艺自身工艺特殊，上述材质的硬质合金几乎无法实现轧制。使用热挤压法成为生产上述大口径管材的唯一途径，且管材组织、机械性能均明显优于其他工艺。而采用常规的热挤压法生产出的硬质合金表面裂纹较多，影响了硬质合金的表面质量。
发明内容
本发明提供一种热挤压用复合包套及制备硬质合金的方法，用以解决现有技术中硬质合金表面裂纹较多的缺陷。
本发明提供一种热挤压用复合包套，包括：金属层，所述金属层为铝合金、铜合金或不锈钢；第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层，所述第一玻璃润滑层和所述第二玻璃润滑层分别涂覆在所述金属层的两侧，且所述第二玻璃润滑层的厚度大于所述第一玻璃润滑层的厚度；石棉层，所述石棉层铺设在所述第二玻璃润滑层上。
根据本发明提供的一种热挤压用复合包套，所述金属层的表面粗糙度为大于12.5μm，所述金属层的厚度为1-10mm。
根据本发明提供的一种热挤压用复合包套，所述第一玻璃润滑层的厚度为0.5-1mm，所述第二玻璃润滑层的厚度为：1-2.5mm。
根据本发明提供的一种热挤压用复合包套，所述第一玻璃润滑层和所述第二玻璃润滑层中玻璃粉的软化点温度为650-950℃。
根据本发明提供的一种热挤压用复合包套，所述第一玻璃润滑层和所述第二玻璃润滑层中所述玻璃粉的粒度为200-500目。
根据本发明提供的一种热挤压用复合包套，所述石棉层的厚度为2-8mm。
本发明还提供一种利用热挤压用复合包套制备硬质合金的方法，包括：坯料加热；坯料出炉后，将热挤压用复合包套套设在所述坯料的外部；将所述热挤压用复合包套和所述坯料放入挤压筒内挤压。
根据本发明提供的一种制备硬质合金的方法，在所述坯料加热的步骤之前还包括：制备长度大于所述坯料20-30mm，周长为1000-1500mm的所述热挤压用复合包套。
根据本发明提供的一种制备硬质合金的方法，在所述坯料加热的步骤之前还包括：预热坯料；在预热后的坯料表面喷涂防氧化涂料。
根据本发明提供的一种制备硬质合金的方法，所述将所述热挤压用复合包套和所述坯料放入挤压筒内挤压的步骤之前还包括：预热挤压筒。
本发明提供的热挤压用复合包套，通过设置石棉层和金属层，避免了坯料表面温度快速下降，使坯料在挤压过程中，表面温度保持良好，同时，有效降低坯料成型过程中与模具之间的摩擦系数，减少了坯料的表面裂纹，降低了成型及压力，提高了硬质合金的表面质量；通过设置玻璃润滑层，加强了坯料与复合包套之间的润滑，可防止挤压后坯料与复合包套难以分离。同时，采用本发明提供的热挤压用复合包套制备硬质合金时，复合包套不需要加热，缩短了加热时间，提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的热挤压用复合包套的截面图；
图2时本发明提供的制备硬质合金的方法的流程图；
附图标记：
10：金属层；20：第二玻璃润滑层；30：石棉层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合图1和图2描述本发明的热挤压用复合包套以及制备硬质合金的方法。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，热挤压用复合包套包括：金属层10、第一玻璃润滑层、第二玻璃润滑层20和石棉层30。第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层20分别涂覆在金属层10的两侧，石棉层30铺设在第二玻璃润滑层20上。
具体来说，金属层10的材料可以为多种，根据加热温度的不同可以选择铝合金、铜合金或不锈钢。具体地，当加热温度低于750℃时选择铝合金，加热温度为750-950℃时选择铜合金，当加热温度为950-1300℃时选择不锈钢。
金属层10的两侧分别涂覆第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层20，其中，第二玻璃润滑层20的厚度大于第一玻璃润滑层的厚度。具体地，第一玻璃润滑层的厚度可以为0.5-1mm，第二玻璃润滑层20的厚度可以为1-2.5mm。进一步地，玻璃润滑层为玻璃粉和水玻璃的混合物，其中，玻璃粉和水玻璃的配比为2:1，水玻璃用作粘接剂。
石棉层30铺设在第二玻璃润滑层20上，石棉层30的主要成分为无毒无害的硅酸铝，同时，石棉层30应呈现出棉絮状。
本发明实施例提供的热挤压用复合包套，设置石棉层30可防止在坯料挤压过程中坯料表面的温度损失，避免坯料表面温度快速下降，设置玻璃润滑层能够起到润滑的作用，防止坯料挤压后坯料和复合包套难以分开，设置金属层10能够进一步防止坯料表面温度快速下降，使坯料在挤压过程中，表面温度保持良好，减少坯料表面裂纹的出现。
采用常规包套制备硬质合金时，包套要与坯料一起加热，在坯料出炉后，包套和坯料一起进入挤压筒进行挤压，而采用本发明提供的热挤压用复合包套制备硬质合金时，在坯料加热时不需要将热挤压用复合包套加热，在坯料加热出炉后再将热挤压用复合包套套设在坯料外部一起进入挤压筒挤压。
本发明实施例提供的热挤压用复合包套，通过设置石棉层和金属层，避免了坯料表面温度快速下降，使坯料在挤压过程中，表面温度保持良好，同时，有效降低坯料成型过程中与模具之间的摩擦系数，减少了坯料的表面裂纹，降低了成型挤压力，提高了硬质合金的表面质量；通过设置玻璃润滑层，加强了坯料与复合包套之间的润滑，可防止挤压后坯料与复合包套难以分离。同时，采用本发明实施例提供的热挤压复合包套制备硬质合金时，复合包套不需要加热，缩短了加热时间，提高了生产效率。
进一步地，在本发明的一个实施例中，金属层10的表面粗糙度为大于12.5μm。也即，金属层10的表面不能太光滑，以免第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层20不易附着在金属层10上。可选地，在本发明的一个实施例中，金属层10的厚度可以为0.5-1.5mm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第一玻璃润滑层的厚度可以为0.5-1mm，可选地，如0.5mm、0.8mm或者1mm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第二玻璃润滑层20的厚度可以为1-2.5mm，可选地，如1mm、1.5mm、2mm或者2.5mm。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层20中玻璃粉的软化温度为650-950℃，玻璃粉的粒度为200-500目。
进一步地，在本发明的一个实施例中，石棉层30的厚度为2-8mm。可选地，石棉层30的厚度为2mm、3mm、5mm或者8mm。
如图2所示，本发明实施例还提供了一种制备硬质合金的方法，具体包括以下步骤：
步骤01：坯料加热；步骤02：坯料出炉后，将热挤压用复合包套套设在坯料的外部；步骤03：将热挤压用复合包套和坯料放入挤压筒内挤压。
具体来说，按照加热工艺将坯料加热，坯料出炉后人工快速将复合包套套设在坯料的外部，将复合包套套设在坯料外部应动作迅速，时间尽可能地短，以避免坯料表面温度下降较快，将坯料和复合包套放入挤压筒内进行挤压成型。需要说明的是：将复合包套设在坯料外部的时间越短越好，尽可能地小于1分钟。
进一步地，在坯料加热之前，应先制备热挤压用复合包套，复合包套的制备方法为：在选定的金属板材的两侧涂覆第一玻璃润滑剂和第二玻璃润滑剂，并在第二玻璃润滑剂上铺设石棉布。此时，复合包套为板材形状。测量坯料的直径和高度，并计算出坯料的周长。根据坯料的高度和周长，剪切宽度大于坯料高度20-30mm，长度大于坯料周长30-50mm的该板材，或者选择长度为1000-1500mm的该板材，将板材的两端连接，具体地，连接方式可以采用铁丝连接。
需要说明的是：根据坯料的形状，制备的复合包套的形状也可以为多种，具体地，通常的硬质合金坯料为圆坯或方坯，复合包套的形状也可以为圆柱体或截面为正方形的长方体。
进一步地，在坯料加热前，为防止加热过程中产生温度应力，应先对坯料表面进行预热，预热温度可以为70-90℃。加热前坯料表面可喷涂适合的防氧化涂料，防氧化涂料可在加热过程中在坯料表面形成一层氧化膜，阻止坯料表面加热过程中氧化和吸氢，防氧化涂料可根据加热温度进行选择。
进一步地，在坯料进入挤压筒之前，应对挤压筒进行预热，以防止挤压筒温度较低，而坯料表面温度较高，而产生温度应力，进而使坯料表面出现裂纹。具体地，挤压筒的预热温度可以为100-150℃。
本发明实施例提供的制备硬质合金的方法，在坯料加热前不需要对坯料进行包套，节约了制备硬质合金的生产时间。同时，采用本发明实施例提供的热挤压用复合包套制备硬质合金，挤压后坯料表面裂纹明显减少，提高了硬质合金的表面质量，挤压加热时间减少了10-30％，模具预热温度和时间降低了20-30％，大大节约了能源消耗以及制造成本。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在坯料加热的步骤之前还包括：制备长度大于该坯料20-30mm，周长为1000-1500mm的热挤压用复合包套。
具体来说，热挤压用复合包套的制备方法为：在选定的金属板材的两侧涂覆第一玻璃润滑剂和第二玻璃润滑剂，并在第二玻璃润滑剂上铺设石棉布。具体地，金属板材可根据具体使用要求来选择，如选择铝合金、铜合金或者不锈钢。热挤压用复合包套成型前为板材形状。测量坯料的直径和高度，并计算出坯料的周长。由于复合包套要包裹在坯料的外部，所以包套的长度和内径均应大于坯料的长度和内径。根据坯料的高度和周长，剪切宽度大于坯料高度20-30mm，长度大于坯料周长30-50mm的该板材，或者选择长度为1000-1500mm的该板材，将板材的两端连接，具体地，连接方式可以采用1mm以下的铁丝连接，连接后铁丝头朝外，以防止挤压过程中，坯料表面出现凹坑。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在坯料加热的步骤之前还包括：预热坯料，在预热后的坯料表面喷涂防氧化涂料。
具体来说，钛合金、镍基合金以及不锈钢均属于难变形的硬质合金，同时，该三种金属材料变形抗力大、塑性差，在挤压过程中极易出现表面裂纹。因此，需要在坯料加热前对坯料进行预热，以防止在加热过程中，坯料表面升温较快，而坯料心部升温较慢，从而产生温度应力，导致坯料出现裂纹。可选地，预热温度可以为70-90℃。预热后在坯料表面喷涂适合的防氧化涂料，防氧化涂料应覆盖坯料的全部表面。防氧化涂料可在加热过程中在坯料表面形成一层氧化膜，阻止坯料表面加热过程中氧化和吸氢，可以防止坯料在加热过程中产生氧化皮。进一步地，防氧化涂料可根据加热温度进行选择。
进一步地，在本发明的一个实施例中，将热挤压用复合包套和坯料放入挤压筒内挤压的步骤之前还包括：预热挤压筒。
具体来说，在坯料进入挤压筒之前，应对挤压筒进行预热，以防止挤压筒温度较低，而坯料表面温度较高，而产生温度应力，进而使坯料表面出现裂纹。具体地，挤压筒的预热温度可以为100-150℃，而采用常规的包套进行热挤压时，挤压筒的预热温度为340-150℃。采用本发明实施例提供的热挤压用复合包套，可较大幅度地降低挤压筒的预热温度，从而降低生产成本。
以下举例详细说明本发明实施例提供的制备硬质合金的方法。
首先，将坯料预热，预热温度为70-90℃。预热后在坯料表面喷涂防氧化涂料，然后将坯料进炉加热。坯料出炉后将复合包套套设在坯料的外部，然后将坯料和复合包套一起放入挤压筒中挤压成型。在坯料和复合包套放入挤压筒之前，需要先对挤压筒进行预热，预热温度为100-150℃。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种热挤压用复合包套，其特征在于，包括：
金属层，所述金属层为铝合金、铜合金或不锈钢；
第一玻璃润滑层和第二玻璃润滑层，所述第一玻璃润滑层和所述第二玻璃润滑层分别涂覆在所述金属层的两侧，且所述第二玻璃润滑层的厚度大于所述第一玻璃润滑层的厚度；
石棉层，所述石棉层铺设在所述第二玻璃润滑层上。
2.根据权利要求1所述的热挤压用复合包套，其特征在于，所述金属层的表面粗糙度为大于12.5μm，所述金属层的厚度为1-10mm。
3.根据权利要求1所述的热挤压用复合包套，其特征在于，所述第一玻璃润滑层的厚度为0.5-1mm，所述第二玻璃润滑层的厚度为：1-2.5mm。
4.根据权利要求1所述的热挤压用复合包套，其特征在于，所述第一玻璃润滑层和所述第二玻璃润滑层中玻璃粉的软化点温度为650-950℃。
5.根据权利要求4所述的热挤压用复合包套，其特征在于，所述第一玻璃润滑层和所述第二玻璃润滑层中所述玻璃粉的粒度为200-500目。
6.根据权利要求1所述的热挤压用复合包套，其特征在于，所述石棉层的厚度为2-8mm。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的热挤压用复合包套制备硬质合金的方法，其特征在于，包括：
坯料加热；
坯料出炉后，将热挤压用复合包套套设在所述坯料的外部；
将所述热挤压用复合包套和所述坯料放入挤压筒内挤压。
8.根据权利要求7所述的制备硬质合金的方法，其特征在于，在所述坯料加热的步骤之前还包括：
制备长度大于所述坯料20-30mm，周长为1000-1500mm的所述热挤压用复合包套。
9.根据权利要求7所述的制备硬质合金的方法，其特征在于，在所述坯料加热的步骤之前还包括：
预热坯料；
在预热后的坯料表面喷涂防氧化涂料。
10.根据权利要求7所述的制备硬质合金的方法，其特征在于，所述将所述热挤压用复合包套和所述坯料放入挤压筒内挤压的步骤之前还包括：
预热挤压筒。
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