CN115608784A - 大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属复合管成形技术领域，具体涉及大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备及其方法，设备包括包括沿轧制轴线依次布置的芯棒小车、芯棒、预套装坯料、电磁感应加热装置、渐进斜轧机组和输送轨道，所述渐进斜轧机组包括轧辊和挡板，所述轧辊为锥形轧辊，所述轧辊由沿轧制轴线方向依次设置的入口圆角区、入口锥区、渐进减壁区、精整区、出口锥区和出口圆角区组成，所述渐进减壁区由N个交替设置的强减壁段和弱减壁段组成；本发明中轧辊上的渐进减壁区由N个交替设置的强减壁段和弱减壁段组成，通过多阶段连续小压下累积实现大变形，可以解决异质金属复合薄壁管成形过程中极易出现的失稳、飞边、撕裂等典型缺陷。
Description
技术领域
本发明属于金属复合管成形技术领域，具体涉及大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备及其方法。
背景技术
异质金属复合管是一种兼具刚度、强度和耐蚀、耐磨等综合性能的结构和功能材料，基体和覆层之间通过特殊变形和连接技术形成紧密结合，极大发挥了各组元金属的优势，克服了单一金属的性能缺陷，可以显著降低应用成本，具有优异的综合性能和经济效益，在核电、石油化工、海洋工程、电力电子、机械制造、建筑装饰等领域具有广阔的应用前景。
近年来，国内外研究者针对异质金属复合管制备工艺开展了大量工作，提出了爆炸复合法、拉拔复合法、连轧复合法等典型制备技术，促进了行业的快速发展。爆炸复合法利用炸药爆炸瞬间产生的冲击波和高温高能，可以实现多种组元金属之间的复合界面冶金结合，但是无法实现连续成形，并且存在化学和噪声污染。拉拔复合法是指将异质金属管材套装，然后利用锥模对外／内管沿轴向进行缩径/扩径拉拔，经塑性变形和弹性回复后，内外管间形成紧密的机械结合，其特点是工艺简单，成形效率高，但是锥模与管材间接触面较大，因此，所需成形力较大，能耗较高。连轧复合法利用多组Y型轧机经过高温和多道次连续小变形实现界面冶金结合，其特点是生产效率高、产量大，但所需设备成本较大，生产线长达数百米，热连轧过程工艺控制极为复杂，并且产品规格调整困难。
异质金属复合管成形过程中需要对外层管材和内层管材进行套装组坯，对于装配精度、同轴度、表面质量等要求较高，对于大长径比产品而言套装难度极大，成形效率较低，严重制约了异质金属复合管的应用和推广。除此以外，对于异质金属复合薄壁管而言，外层管材与内层管材壁厚均较薄，因此成形过程中极易出现失稳、飞边、撕裂等典型缺陷，其连续稳定成形面临极大挑战。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备及其方法。
为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：
大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，包括沿轧制轴线依次布置的芯棒小车、芯棒、预套装坯料、电磁感应加热装置、渐进斜轧机组和输送轨道，所述芯棒小车用于带动芯棒沿轧制轴线前后移动，所述预套装坯料套设在芯棒上，所述电磁感应加热装置设置在渐进斜轧机组的入口侧，用于对即将进入渐进斜轧机组的预套装坯料进行加热，所述渐进斜轧机组用于轧制预套装坯料，所述输送轨道设置在渐进斜轧机组的出口处，用于输送轧制复合后的预套装坯料；所述渐进斜轧机组包括轧辊和挡板，所述轧辊为锥形轧辊，所述轧辊由沿轧制轴线方向依次设置的入口圆角区、入口锥区、渐进减壁区、精整区、出口锥区和出口圆角区组成，所述渐进减壁区由N个交替设置的强减壁段和弱减壁段组成。
进一步，所述入口圆角区为一条半径为r的圆弧，该圆弧两端分别与轧辊入口端面和入口锥区的锥面相切，其长度L1等于r，r等于精整区外径的1%~4%。
再进一步，所述入口锥区的长度L2为轧辊长度的20%~40%，其锥角角度α2为2°~6°；所述精整区的长度L4为轧辊长度的20%~40%，其锥角角度α4为0°~1°；所述出口锥区的长度L5为轧辊长度的5%~15%，其锥角角度α5为0°~2°。
更进一步，所述渐进减壁区的长度L3为轧辊长度的30%~50%，其中强减壁段的锥角角度α31为10°~20°，弱减壁段的锥角角度α32为1°~10°，所述弱减壁段的长度L32为强减壁段的长度L31的2~10倍。
更进一步，所述出口圆角区为一条半径为r的圆弧，该圆弧两端分别与轧辊出口端面和出口锥区的锥面相切，其长度L6等于r，r等于精整区外径的1%~4%。
更进一步，所述预套装坯料包含外层管材、内层管材和定位圆环，所述外层管材的内径大于内层管材的外径，所述内层管材套设在外层管材内部，所述定位圆环有两个，所述外层管材和内层管材的两端均与两个定位圆环连接，所述外层管材、内层管材和定位圆环同轴设置，在所述外层管材和内层管材之间留有套装间隙。
大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1柔性套装组坯：对外层管材与内层管材进行表面清洁处理，按照外层管材在外，内层管材在内的顺序进行柔性套装组坯，在外层管材与内层管材之间留有套装间隙，并利用两个定位圆环进行密封焊接后抽真空，完成预套装坯料的制备；
S2电磁感应加热：连接芯棒小车与芯棒，将芯棒穿入预套装坯料的中间，由芯棒小车一同以速度v送入电磁感应加热装置进行加热，调整加热功率、频率，当预套装坯料离开电磁感应加热装置时，外层管材和/或内层管材的待复合表面加热至目标温度T，达到目标温度T后通过芯棒将预套装坯料送入渐进斜轧机组进行轧制复合；
S3渐进斜轧复合：调整渐进斜轧机组的轧辊和挡板，设定目标孔型尺寸D，启动渐进斜轧机组，芯棒小车将芯棒与预套装坯料一同送入渐进斜轧机组，预套装坯料在芯棒、轧辊和挡板共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，依次经过入口圆角区、入口锥区、渐进减壁区、精整区、出口锥区、出口圆角区，直径逐渐减小，壁厚逐渐减薄，实现复合界面冶金结合，获得终轧复合薄壁管，由输送轨道送出；
S4热处理调控：对终轧复合薄壁管去除头部和尾部，并进行定尺寸切割，经过热处理后获得目标组织性能，获得成品复合薄壁管。
进一步，所述套装间隙的尺寸为预套装坯料外径的0.2%-5%，可以实现大长径比外层管材与内层管材之间柔性套装组坯。
再进一步，所述步骤S3渐进斜轧复合过程中的减径量大于预套装坯料外径的20%，减壁量大于预套装坯料整体壁厚的40%，壁厚不均匀度≤5%。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明利用电磁感应加热原理对预套装坯料的外层管材或内层管材进行在线感应加热，精准调控待复合界面温度，避免了组元金属材料性能不一致带来的整体加热时间长、能耗大、设备复杂、占地面积大等问题，可以显著节能降耗和缩短流程；
本发明针对大长径比异质金属复合管的外层管材与内层管材套装过程对装配精度、同轴度、表面质量等要求较高的问题，采用预留间隙实现外层管材与内层管材之间柔性套装，并且利用两侧端部的定位圆环实现预留间隙精确调控，可以实现大长径比管材高效套装组坯；
本发明中轧辊的锥形表面上依次设有入口圆角区、入口锥区、渐进减壁区、精整区、出口锥区和出口圆角区，其中渐进减壁区由N个交替设置的强减壁段和弱减壁段组成，通过多阶段连续小压下累积实现大变形，可以解决异质金属复合薄壁管成形过程中极易出现的失稳、飞边、撕裂等典型缺陷，并且多阶段连续小压下集中设置在同一辊型上，可以实现连续稳定成形，具有高效率、短流程等显著优势；
本发明设备结构紧凑，设备与场地投资少，利用渐进斜轧机组即可实现异质金属复合薄壁管连续成形，预套装坯料在芯棒、轧辊和挡板共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，通过调整芯棒尺寸、轧辊辊型和挡板位置可以生产不同规格产品，并且既适合于易变形金属的冷态加工，如铜/铝、钢/铝等，也适合于难变形金属的热态加工，如不锈钢/碳钢、钛/不锈钢、钛/铜等，具有产品类型丰富、尺寸规格范围大、生产效率高、成形精度高、表面质量好的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明预套装坯料的结构示意图；
图3为本发明渐进斜轧机组的正视图；
图4为本发明轧辊的结构示意图；
图中，芯棒小车—1、芯棒—2、预套装坯料—3、电磁感应加热装置—4、渐进斜轧机组—5、输送轨道—6、外层管材—301、内层管材—302、定位圆环—303、套装间隙—304、轧辊—501、挡板—502、入口圆角区—5011、入口锥区—5012、渐进减壁区—5013、精整区—5014、出口锥区—5015、出口圆角区—5016、强减壁段—50131、弱减壁段—50132。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
如图1至图4所示，大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，包括沿轧制轴线依次布置的芯棒小车1、芯棒2、预套装坯料3、电磁感应加热装置4、渐进斜轧机组5和输送轨道6，所述芯棒小车1用于带动芯棒2沿轧制轴线前后移动，所述预套装坯料3套设在芯棒2上，所述电磁感应加热装置4设置在渐进斜轧机组5的入口侧，用于对即将进入渐进斜轧机组5的预套装坯料3进行加热，所述渐进斜轧机组5用于轧制预套装坯料3，所述输送轨道6设置在渐进斜轧机组5的出口处，用于输送轧制复合后的预套装坯料3；
所述渐进斜轧机组5包括轧辊501和挡板502，所述轧辊501为锥形轧辊，所述轧辊501由沿轧制轴线方向依次设置的入口圆角区5011、入口锥区5012、渐进减壁区5013、精整区5014、出口锥区5015和出口圆角区5016组成，所述入口圆角区5011为一条半径为r的圆弧，该圆弧两端分别与轧辊501入口端面和入口锥区5012的锥面相切，其长度L1等于r，r等于精整区5014外径的1%~4%，所述入口锥区5012的长度L2为轧辊501长度的20%~40%，其锥角角度α2为2°~6°；所述精整区5014的长度L4为轧辊501长度的20%~40%，其锥角角度α4为0°~1°；所述出口锥区5015的长度L5为轧辊501长度的5%~15%，其锥角角度α5为0°~2°，所述出口圆角区5016为一条半径为r的圆弧，该圆弧两端分别与轧辊501出口端面和出口锥区5015的锥面相切，其长度L6等于r，r等于精整区5014外径的1%~4%，所述渐进减壁区5013由N个交替设置的强减壁段50131和弱减壁段50132组成，所述渐进减壁区5013的长度L3为轧辊501长度的30%~50%，其中强减壁段50131的锥角角度α31为10°~20°，弱减壁段50132的锥角角度α32为1°~10°，所述弱减壁段50132的长度L32为强减壁段50131的长度L31的2~10倍；
所述预套装坯料3包含外层管材301、内层管材302和定位圆环303，所述外层管材301的内径大于内层管材302的外径，所述内层管材302套设在外层管材301内部，所述定位圆环303有两个，所述外层管材301和内层管材302的两端均与两个定位圆环303连接，所述外层管材301、内层管材302和定位圆环303同轴设置，在所述外层管材301和内层管材302之间留有套装间隙304。
大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1柔性套装组坯：对外层管材301与内层管材302进行表面清洁处理，按照外层管材301在外，内层管材302在内的顺序进行柔性套装组坯，在外层管材301与内层管材302之间留有套装间隙304，套装间隙304的尺寸为预套装坯料3外径的0.2%-5%，并利用两个定位圆环303进行密封焊接后抽真空，完成预套装坯料3的制备；
S2电磁感应加热：连接芯棒小车1与芯棒2，将芯棒2穿入预套装坯料3的中间，由芯棒小车1一同以速度v送入电磁感应加热装置4进行加热，调整加热功率、频率，当预套装坯料3离开电磁感应加热装置4时，外层管材301和/或内层管材302的待复合表面加热至目标温度T，达到目标温度T后通过芯棒2将预套装坯料3送入渐进斜轧机组5进行轧制复合；
S3渐进斜轧复合：调整渐进斜轧机组5的轧辊501和挡板502，设定目标孔型尺寸D，启动渐进斜轧机组5，芯棒小车1将芯棒2与预套装坯料3一同送入渐进斜轧机组5，预套装坯料3在芯棒2、轧辊501和挡板502共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，依次经过入口圆角区5011、入口锥区5012、渐进减壁区5013、精整区5014、出口锥区5015、出口圆角区5016，直径逐渐减小，壁厚逐渐减薄，实现复合界面冶金结合，获得终轧复合薄壁管，由输送轨道6送出，渐进斜轧复合过程中的减径量大于预套装坯料3外径的20%，减壁量大于预套装坯料3整体壁厚的40%，壁厚不均匀度≤5%；
S4热处理调控：对终轧复合薄壁管去除头部和尾部，并进行定尺寸切割，经过热处理后获得目标组织性能，获得成品复合薄壁管。
实施例2
复合界面同温制备大长径比45钢/316L不锈钢复合薄壁管；
外层管材301为45钢薄壁管材，外径63mm、壁厚2.4mm、长度8000mm，内层管材302为316L不锈钢薄壁管材，外径57mm、壁厚3mm、长度8000mm，外层管材301与内层管材302之间的套装间隙304为0.4mm，芯棒2长度10000mm，直径45mm，电磁感应加热装置4为钢铁材料专用数字型电磁加热器，带有自我保护功能，最大加热温度可达1600℃。
渐进斜轧机组5尺寸：入口圆角区5011为一条半径r=5mm的圆弧，其长度L1等于r，入口锥区5012的长度L2=60mm，其锥角角度α2=2°，渐进减壁区5013的长度L3=120mm，包含8个相同的强减壁段50131和8个相同的弱减壁段50132，强减壁段50131的锥角角度α31=12°，长度L31=5mm，弱减壁段50132的锥角角度α32=2°，长度L32=10mm，精整区5014的长度L4=70mm，其锥角角度α4=0°，出口锥区5015的长度L5=25mm，其锥角角度α5=1°，出口圆角区5016为一条半径r=5mm的圆弧，其长度L6等于r。
制备步骤如下：
S1柔性套装组坯：对外层管材301与内层管材302进行表面清洁处理，按照外层管材301在外，内层管材302在内的顺序进行柔性套装组坯，在外层管材301与内层管材302之间留有套装间隙304，并利用两个定位圆环303进行密封焊接后抽真空，完成预套装坯料3的制备；
S2电磁感应加热：连接芯棒小车1与芯棒2，将芯棒2穿入预套装坯料3的中间，由芯棒小车1一同以速度v=500mm/s送入电磁感应加热装置4进行加热，调整加热功率、频率，当预套装坯料3离开电磁感应加热装置4时，外层管材301和内层管材302的待复合表面加热至目标温度T=1150℃，达到目标温度T后通过芯棒2将预套装坯料3送入渐进斜轧机组5进行轧制；
S3渐进斜轧复合：调整渐进斜轧机组5的轧辊501和挡板502，设定目标孔型尺寸D=50mm，启动渐进斜轧机组5，芯棒小车1将芯棒2与预套装坯料3一同送入渐进斜轧机组5，预套装坯料3在芯棒2、轧辊501和挡板502共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，依次经过入口圆角区5011、入口锥区5012、渐进减壁区5013、精整区5014、出口锥区5015、出口圆角区5016，直径逐渐减小，壁厚逐渐减薄，实现复合界面冶金结合，获得终轧复合薄壁管，由输送轨道6送出；
S4热处理调控：对终轧复合薄壁管去除头部和尾部，并进行定尺寸切割，经过热处理后获得目标组织性能，获得成品复合薄壁管。
实施例3
复合界面异温制备大长径比TC4钛合金/316L不锈钢复合薄壁管；
外层管材301为TC4钛合金薄壁管材，外径80mm、壁厚3.5mm、长度8000mm，内层管材302为316L不锈钢薄壁管材，外径72mm、壁厚4mm、长度8000mm，外层管材301与内层管材302之间的套装间隙304为0.5mm，芯棒2长度10000mm，直径58mm，电磁感应加热装置4为钛合金专用数字型电磁加热器，带有自我保护功能，最大加热温度可达1200℃。
渐进斜轧机组5尺寸：入口圆角区5011为一条半径r=5mm的圆弧，其长度L1等于r，入口锥区5012的长度L2=60mm，其锥角角度α2=2°，渐进减壁区5013的长度L3=120mm，包含8个相同的强减壁段50131和8个相同的弱减壁段50132，强减壁段50131的锥角角度α31=12°，长度L31=5mm，弱减壁段50132的锥角角度α32=2°，长度L32=10mm，精整区5014的长度L4=70mm，其锥角角度α4=0°，出口锥区5015的长度L5=25mm，其锥角角度α5=1°，出口圆角区5016为一条半径为r=5mm的圆弧，其长度L6等于r。
制备步骤如下：
S1柔性套装组坯：对外层管材301与内层管材302进行表面清洁处理，按照外层管材301在外，内层管材302在内的顺序进行柔性套装组坯，在外层管材301与内层管材302之间留有套装间隙304，并利用两个定位圆环303进行密封焊接后抽真空，完成预套装坯料3的制备；
S2电磁感应加热：连接芯棒小车1与芯棒2，将芯棒2穿入预套装坯料3的中间，由芯棒小车1一同以速度v=400mm/s送入电磁感应加热装置4进行加热，调整加热功率、频率，当预套装坯料3离开电磁感应加热装置4时，外层管材301的待复合表面加热至目标温度T=850℃，达到目标温度T后通过芯棒2将预套装坯料3送入渐进斜轧机组5进行轧制；
S3渐进斜轧复合：调整渐进斜轧机组5的轧辊501和挡板502，设定目标孔型尺寸D=64mm，启动渐进斜轧机组5，芯棒小车1将芯棒2与预套装坯料3一同送入渐进斜轧机组5，预套装坯料3在芯棒2、轧辊501和挡板502共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，依次经过入口圆角区5011、入口锥区5012、渐进减壁区5013、精整区5014、出口锥区5015、出口圆角区5016，直径逐渐减小，壁厚逐渐减薄，实现复合界面冶金结合，获得终轧复合薄壁管，由输送轨道6送出；
S4热处理调控：对终轧复合薄壁管去除头部和尾部，并进行定尺寸切割，经过热处理后获得目标组织性能，获得成品复合薄壁管。
实施例4
复合界面局部重熔制备大长径比6061铝合金/316L不锈钢复合薄壁管；
外层管材301为6061铝合金薄壁管材，外径80mm、壁厚4.4mm、长度8000mm，熔点607-650℃，内层管材302为316L不锈钢薄壁管材，外径70mm、壁厚2mm、长度8000mm，外层管材301与内层管材302之间的套装间隙304为0.6mm，电磁感应加热装置4为钢铁材料专用数字型电磁加热器，对铝及其合金加热效果不显著，带有自我保护功能，最大加热温度可达1600℃，芯棒2长度10000mm、直径为58mm。
渐进斜轧机组5尺寸：入口圆角区5011为一条半径r=5mm的圆弧，其长度L1等于r，入口锥区5012的长度L2=60mm，其锥角角度α2=2°，渐进减壁区5013的长度L3=120mm，为锥形轧辊长度的30~50%，包含8个相同的强减壁段50131和8个相同的弱减壁段50132，强减壁段50131的锥角角度α31=12°，长度L31=5mm，弱减壁段50132的锥角角度α32=2°，长度L32=10mm，精整区5014的长度L4=70mm，其锥角角度α4=0°，出口锥区5015的长度L5=25mm，其锥角角度α5=1°，出口圆角区5016为一条半径r=5mm的圆弧，其长度L6等于r。
制备步骤如下：
S1柔性套装组坯：对外层管材301与内层管材302进行表面清洁处理，按照外层管材301在外，内层管材302在内的顺序进行柔性套装组坯，在外层管材301与内层管材302之间留有套装间隙304，并利用两个定位圆环303进行密封焊接后抽真空，完成预套装坯料3的制备；
S2电磁感应加热：连接芯棒小车1与芯棒2，将芯棒2穿入预套装坯料3的中间，由芯棒小车1一同以速度v=800mm/s送入电磁感应加热装置4进行加热，调整加热功率、频率，当预套装坯料3离开电磁感应加热装置4时，内层管材302的待复合表面加热至目标温度T=700℃，高于外层管材301的熔点温度，达到目标温度T后通过芯棒2将预套装坯料3送入渐进斜轧机组5进行轧制；
S3渐进斜轧复合：调整渐进斜轧机组5的轧辊501和挡板502，设定目标孔型尺寸D=64mm，启动渐进斜轧机组5，芯棒小车1将芯棒2与预套装坯料3一同送入渐进斜轧机组5，预套装坯料3在芯棒2、轧辊501和挡板502共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，外层管材301与内层管材302的待复合表面接触时，因内层管材302的目标温度T高于内层管材302的熔点温度，因此内层管材302的待复合表面出现局部重熔，依次经过入口圆角区5011、入口锥区5012、渐进减壁区5013、精整区5014、出口锥区5015、出口圆角区5016，直径逐渐减小，壁厚逐渐减薄，实现复合界面冶金结合，获得终轧复合薄壁管，由输送轨道6送出；
S4热处理调控：对终轧复合薄壁管去除头部和尾部，并进行定尺寸切割，经过热处理后获得目标组织性能，获得成品复合薄壁管。
以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，包括沿轧制轴线依次布置的芯棒小车（1）、芯棒（2）、预套装坯料（3）、电磁感应加热装置（4）、渐进斜轧机组（5）和输送轨道（6），所述芯棒小车（1）用于带动芯棒（2）沿轧制轴线前后移动，所述预套装坯料（3）套设在芯棒（2）上，所述电磁感应加热装置（4）设置在渐进斜轧机组（5）的入口侧，用于对即将进入渐进斜轧机组（5）的预套装坯料（3）进行加热，所述渐进斜轧机组（5）用于轧制预套装坯料（3），所述输送轨道（6）设置在渐进斜轧机组（5）的出口处，用于输送轧制复合后的预套装坯料（3）；所述渐进斜轧机组（5）包括轧辊（501）和挡板（502），其特征在于：所述轧辊（501）为锥形轧辊，所述轧辊（501）由沿轧制轴线方向依次设置的入口圆角区（5011）、入口锥区（5012）、渐进减壁区（5013）、精整区（5014）、出口锥区（5015）和出口圆角区（5016）组成，所述渐进减壁区（5013）由N个交替设置的强减壁段（50131）和弱减壁段（50132）组成。
2.根据权利要求1所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，其特征在于：所述入口圆角区（5011）为一条半径为r的圆弧，该圆弧两端分别与轧辊（501）入口端面和入口锥区（5012）的锥面相切，其长度L1等于r，r等于精整区（5014）外径的1%~4%。
3.根据权利要求1所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，其特征在于：所述入口锥区（5012）的长度L2为轧辊（501）长度的20%~40%，其锥角角度α2为2°~6°；所述精整区（5014）的长度L4为轧辊（501）长度的20%~40%，其锥角角度α4为0°~1°；所述出口锥区（5015）的长度L5为轧辊（501）长度的5%~15%，其锥角角度α5为0°~2°。
4.根据权利要求1所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，其特征在于：所述渐进减壁区（5013）的长度L3为轧辊（501）长度的30%~50%，其中强减壁段（50131）的锥角角度α31为10°~20°，弱减壁段（50132）的锥角角度α32为1°~10°，所述弱减壁段（50132）的长度L32为强减壁段（50131）的长度L31的2~10倍。
5.根据权利要求1所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，其特征在于：所述出口圆角区（5016）为一条半径为r的圆弧，该圆弧两端分别与轧辊（501）出口端面和出口锥区（5015）的锥面相切，其长度L6等于r，r等于精整区（5014）外径的1%~4%。
6.根据权利要求1所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备，其特征在于：所述预套装坯料（3）包含外层管材（301）、内层管材（302）和定位圆环（303），所述外层管材（301）的内径大于内层管材（302）的外径，所述内层管材（302）套设在外层管材（301）的内部，所述定位圆环（303）有两个，所述外层管材（301）和内层管材（302）的两端均与两个定位圆环（303）连接，所述外层管材（301）、内层管材（302）和定位圆环（303）同轴设置，在所述外层管材（301）和内层管材（302）之间留有套装间隙（304）。
7.基于权利要求6所述大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合设备的复合方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1柔性套装组坯：对外层管材（301）与内层管材（302）进行表面清洁处理，按照外层管材（301）在外，内层管材（302）在内的顺序进行柔性套装组坯，在外层管材（301）与内层管材（302）之间留有套装间隙（304），并利用两个定位圆环（303）进行密封焊接后抽真空，完成预套装坯料（3）的制备；
S2电磁感应加热：连接芯棒小车（1）与芯棒（2），将芯棒（2）穿入预套装坯料（3）的中间，由芯棒小车（1）一同以速度v送入电磁感应加热装置（4）进行加热，调整加热功率、频率，当预套装坯料（3）离开电磁感应加热装置（4）时，外层管材（301）和/或内层管材（302）的待复合表面加热至目标温度T，达到目标温度T后通过芯棒（2）将预套装坯料（3）送入渐进斜轧机组（5）进行轧制复合；
S3渐进斜轧复合：调整渐进斜轧机组（5）的轧辊（501）和挡板（502），设定目标孔型尺寸D，启动渐进斜轧机组（5），芯棒小车（1）将芯棒（2）与预套装坯料（3）一同送入渐进斜轧机组（5），预套装坯料（3）在芯棒（2）、轧辊（501）和挡板（502）共同围成的辊缝中进行渐进斜轧复合，依次经过入口圆角区（5011）、入口锥区（5012）、渐进减壁区（5013）、精整区（5014）、出口锥区（5015）、出口圆角区（5016），直径逐渐减小，壁厚逐渐减薄，实现复合界面冶金结合，获得终轧复合薄壁管，由输送轨道（6）送出；
S4热处理调控：对终轧复合薄壁管去除头部和尾部，并进行定尺寸切割，经过热处理后获得目标组织性能，获得成品复合薄壁管。
8.根据权利要求7所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合方法，其特征在于：所述套装间隙（304）的尺寸为预套装坯料（3）外径的0.2%-5%，可以实现大长径比外层管材（301）与内层管材（302）之间柔性套装组坯。
9.根据权利要求7所述的大长径比异质金属复合薄壁管渐进斜轧复合方法，其特征在于：所述步骤S3渐进斜轧复合过程中的减径量大于预套装坯料（3）外径的20%，减壁量大于预套装坯料（3）整体壁厚的40%，壁厚不均匀度≤5%。
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Legal Events
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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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