CN117167644A - 一种双层合金复合的棒线材和生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层合金复合的棒线材，包括头垫、头部坡口、外层管材、堆焊层和内层棒料，所述头垫设置在双层合金组合坯料的头部，且头垫通过焊接方式与外层管材连接，并且外层管材和头垫之间开设有头部坡口，所述外层管材通过焊接方式与尾垫连接，且外层管材与尾垫之间开设有尾部坡口。该双层合金复合的棒线材采用堆焊方式事先在结合面处堆焊过渡层镍金属，复合坯料执行锥度过盈配合，且在真空环境下装配，双层合金坯料结合面的小直径一端作为挤压的头部，利用了挤压时心部金属流动速度快的特点，使得内外两层合金挤压后贴的更紧，结合面处堆焊的过渡层有利于实现挤压过程中内外层合金的结合，减少挤压分层的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料加工技术领域，具体为一种双层合金复合的棒线材和生产工艺。
背景技术
随着石油、天然气、化工等行业的发展，对于耐腐蚀材料的需求量越来越大，对材料性能提出了更高的要求，镍基合金材料在耐腐蚀领域得到了广泛的应用，但该类材料的价格较高，强度较低，为了降低材料的费用，优化性能，双层合金复合材料应运而生。
单一材质棒线材的生产工艺报道较多，包括有色金属、碳钢、不锈钢、镍基合金、粉末合金等，但是不同材质复合棒线材的生产工艺还没有报道，挤压工艺是在三向压缩应力作用下成形，适合难变形金属的生产，发明人尝试的现有复合棒线材制造技术为：单纯的机械装配复合坯料+挤压成形，存在问题是挤压突破力大，容易闷车，棒料挤压时头部变形量小，保留了部分坯料组织，尾部挤压不完全，异种金属变形抗力差别大，内层金属流动快，结合不牢固、分层、开裂缺陷多。
影响双层合金复合棒线材热挤压工艺主要涉及坯料的包套技术，挤压模具设计和挤压参数选择，因此充分提高双层合金复合的热塑性，研究包套技术和挤压模具设计技术，提高金属利用率低，成为亟需解决的技术问题。
所以我们提出了一种双层合金复合的棒线材和生产工艺，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双层合金复合的棒线材和生产工艺，以解决现有技术中挤压力过大而闷车、容易产生裂纹的问题，利于不同材质的结合，减少分层缺陷，使高温合金材质全部挤出成才，提高金属利用率，节约贵重金属，降低材料成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双层合金复合的棒线材和生产工艺，包括头垫、头部坡口、外层管材、堆焊层和内层棒料，所述头垫设置在双层合金组合坯料的头部，且头垫通过焊接方式与外层管材连接，并且外层管材和头垫之间开设有头部坡口，所述外层管材通过焊接方式与尾垫连接，且外层管材与尾垫之间开设有尾部坡口，所述外层管材内侧连接有堆焊层，且堆焊层内侧连接有内层棒料。
优选的，所述双层合金组合坯料外部外层管材材质为镍基合金，且双层合金组合坯料内部外层管材材质为低碳钢。
优选的，所述双层合金组合坯料外部外层管材材质的厚度20mm～60mm。
优选的，所述平锥挤压模和模支撑设置于模座内部，且平锥挤压模外侧固定安装有玻璃垫，所述模支撑后面设置模垫，且模支撑、模垫共同对平锥挤压模起到固定和支撑作用，并且模座和模垫通过底部卡槽固定，所述挤压筒前端结构形状与模座结构形状对应设计，挤压筒内侧贯穿有实心挤压垫，且实心挤压垫首端设置有双层合金组合坯料，且实心挤压垫尾端固定安装有实心挤压垫。
优选的，所述挤压筒内圆在长度方向有0.3mm～1mm的锥度；且模支撑的孔腔比挤压模孔腔大15mm～30mm。
优选的，所述实心挤压杆对挤压筒中心线偏离不得大于0.5mm，实心挤压垫外圆与挤压筒内孔间隙为1.0mm～2.0mm。
优选的，所述实心挤压垫长度180mm～200mm。
优选的，所述一种双层合金复合棒线材的材质为N08825/20MnV，外层管材材质为N08825，内层棒料材质为20MnV，成品规格为外径φ25mm，其中N08825合金层名义厚度2.5mm，合格范围1.0mm～3.5mm，20MnV碳钢层名义直径20mm。生产步骤如下：
实施例1：
①理论计算：根据棒线材成品尺寸，反推计算出坯料到成品变形量分配过程；双层合金坯料φ368mm(外层厚度37mm+碳钢层直径294mm)→挤压棒φ150mm(外径)(外层厚度15mm+碳钢层直径120mm)→连轧φ25mm(外径)(外层厚度2.5mm+碳钢层直径20mm)；
②下料：将外层管材和内层棒料按800mm～900mm等长度下料，加工表面和两端焊接坡口；
③堆焊：外层管材和内层棒料结合面上分别堆焊上厚度3mm～5mm的镍金属；
④堆焊层表面车削加工：车削加工后的堆焊层厚度0.4mm～1.0mm，外层材质管材和内层材质棒料结合面在长度方向有0.6mm～1mm的锥度，两者尺寸匹配加工；
⑤装配：将堆焊层车削加工后的外层管材和内层棒料在真空室内装配到一起，过盈配合量0.12mm，两端封焊，成为双层合金坯料；
⑥头尾垫焊接：将双层合金坯料结合面的小直径一端作为头部，大直径一端作为尾部。将双层合金坯料的头部焊接头垫，尾部焊接尾垫，成为双层合金组合坯料，其中头垫长度L1为120mm～150mm，尾垫长度L2为150mm～180mm，头垫材质和尾垫材质是低碳钢。
⑵挤压坯加工：将双层合金组合坯料头垫外圆处加工出R40mm圆角，表面修磨和抛光，去除磕碰、车刀纹等缺陷，表面粗糙度Ra≤3.2μm；
⑶热挤压：坯料加热润滑后，用6300T卧式挤压机挤压出双层合金棒料。挤压步骤包括：①挤压筒和平锥形挤压模预热到温度300℃～400℃；②组合坯料涂防氧化涂料后，在电阻炉中加热到1160℃～1180℃；③组合坯料表面高压水除氧化皮，然后均匀涂抹玻璃粉润滑剂；④平锥形挤压模入口处放置玻璃垫，挤压筒内径比组合坯料外径大12mm，将组合坯料传送到挤压筒内，使头部朝前，挤压时挤压杆前进速度35mm/s～150mm/s；
⑷矫直；双层合金棒挤压后空冷到100℃～400℃进行矫直；
⑸平头：切除两端的头垫金属、尾垫金属和尺寸不规则区域；
⑹修磨：用砂轮机外磨去除表面玻璃粉、氧化皮、凹坑、折叠等缺陷；
⑺连轧：将加热到高温的双层合金棒料采用多机架连轧机轧制变形，轧制到目标尺寸，每一个机架轧制比1.01～2.0，轧后空冷；
⑻固溶处理：采用电磁感应加热方式将连轧后的棒线材快速加热到固溶温度980℃～1010℃，然后雾气冷却；
⑼酸洗：在混酸中洗去除氧化皮和油污，混酸的浓度配比是氢氟酸：硝酸：水＝5％：20％：75％，混酸的温度30℃～50℃；
⑽精整处理：探伤-检验-喷标-打捆。
对生产出的N08825/20MnV双层合金复合棒线进行探伤，没有发现分层缺陷，取样检验数据见图6。
实施例2
一种双层合金复合棒材的材质为N06625/15CrMo，外层材质为N06625，内层材质为15CrMo，成品规格为外径φ35mm，其中N06625合金层名义厚度2.5mm，合格范围1.0mm～3.5mm，15CrMo碳钢层名义直径30mm。生产步骤如下：
⑴双层合金组合坯料制备：
①理论计算：根据棒线材成品尺寸，反推计算出坯料到成品变形量分配过程；双层合金坯料φ368mm(外层厚度31mm+碳钢层直径306mm)→挤压棒φ160mm(外径)(外层厚度13.5mm+碳钢层直径123mm)→连轧φ35mm(外径)(外层厚度2.5mm+碳钢层直径30mm)；
②下料：将外层管材和内层棒料按900mm～1000mm等长度下料，加工表面和两端焊接坡口；
③堆焊：外层管材和内层棒料结合面上分别堆焊上厚度3mm～5mm的镍金属；
④堆焊层表面车削加工：车削加工后的堆焊层厚度0.5mm～0.8mm，外层材质管材和内层材质棒料结合面在长度方向有0.6mm～1mm的锥度，两者尺寸匹配加工；
⑤装配：将堆焊层车削加工后的外层管材和内层棒料在真空室内装配到一起，过盈配合量0.10mm，两端封焊，成为双层合金坯料；
⑥头尾垫焊接：将双层合金坯料结合面的小直径一端作为头部，大直径一端作为尾部。将双层合金坯料的头部焊接头垫，尾部焊接尾垫，成为双层合金组合坯料，其中头垫长度L1为150mm，尾垫长度L2为200mm，头垫材质和尾垫材质是低碳钢。
⑵挤压坯加工：将双层合金组合坯料头垫外圆处加工出R30mm圆角，表面修磨和抛光，去除磕碰、车刀纹等缺陷，表面粗糙度Ra≤3.2μm；
⑶热挤压：坯料加热润滑后，用6300T卧式挤压机挤压出双层合金棒料。挤压步骤包括：①挤压筒和平锥形挤压模预热到温度400℃～500℃；②组合坯料涂防氧化涂料后，在电阻炉中加热到1170℃～1190℃；③组合坯料表面高压水除氧化皮，然后均匀涂抹玻璃粉润滑剂；④平锥形挤压模入口处放置玻璃垫，挤压筒内径比组合坯料外径大13mm，将组合坯料传送到挤压筒内，使头部朝前，挤压时挤压杆前进速度35mm/s～150mm/s；
⑷矫直；双层合金棒挤压后空冷到100℃～500℃进行矫直；
⑸平头：切除两端的头垫金属、尾垫金属和尺寸不规则区域；
⑹修磨：用砂轮机外磨去除表面玻璃粉、氧化皮、凹坑、折叠等缺陷；
⑺连轧：将加热到高温的双层合金棒料采用多机架连轧机轧制变形，轧制到目标尺寸，每一个机架轧制比1.01～2.0，轧后空冷；
⑻固溶处理：采用电磁感应加热方式将连轧后的棒线材快速加热到固溶温度1000℃～1060℃，然后雾气冷却；
⑼酸洗：在混酸中洗去除氧化皮和油污，混酸的浓度配比是氢氟酸：硝酸：水＝5％：20％：75％，混酸的温度30℃～50℃；
⑽精整处理：探伤-检验-喷标-打捆。
对生产出的N06625/15CrMo双层合金复合棒线进行探伤，没有发现分层缺陷，取样检验数据见图7。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该双层合金复合的棒线材和生产工艺：
双层合金复合的棒线材和生产工艺，外层材质为镍基合金，内层材质为低碳钢，采用堆焊方式事先在结合面处堆焊过渡层镍金属，复合坯料执行锥度过盈配合，且在真空环境下装配；双层合金坯料结合面的小直径一端作为挤压的头部，利用了挤压时心部金属流动速度快的特点，使得内外两层合金挤压后贴的更紧，结合面处堆焊的过渡层有利于实现挤压过程中内外层合金的结合，减少挤压分层的缺陷；内层合金为低碳钢，具有高的强度，外层合金为镍基合金，具有良好的耐腐蚀性能，节约了贵重金属，降低了材料成本；头垫的存在降低了挤压力，利于成形时金属均匀流动，减少了加工缺陷；尾垫充当了棒料压余的作用，使双层合金坯料全部挤出成形，提高材料利用率，再经过连轧生产出要求尺寸的棒线材；本发明生产的双层合金复合的棒线材，外层合金起到耐腐蚀作用，内层合金具有高强度作用，综合性能优于单合金的性能。
附图说明
图1为本发明用于双层合金复合棒线材挤压的坯料结构示意图；
图2为本发明用于双层合金复合棒线材挤压的坯料立体结构示意图；
图3为本发明双层合金复合的棒线材生产工艺的流程示意图；
图4为本发明中平锥挤压模侧剖视结构示意图；
图5为本发明中卧式挤压机正剖视结构示意图；
图6为本发明N08825/20MnV双层合金复合棒线取样检测结果示意图；
图7为本发明N06625/15CrMo双层合金复合棒线取样检测结果示意图。
图中：1、头垫；2、头部坡口；3、外层管材；4、堆焊层；5、内层棒料；6、尾部坡口；7、尾垫；8、双层合金组合坯料；9、平锥挤压模；10、玻璃垫；11、模支撑；12、模座；13、模垫；14、挤压筒；15、实心挤压垫；16、实心挤压杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种双层合金复合的棒线材和生产工艺，包括头垫1、外层管材3、堆焊层4、内层棒料5和尾垫7。
头垫1设置在双层合金组合坯料8的头部，且头垫1通过焊接方式与外层管材3连接，并且外层管材3和头垫1之间开设有头部坡口2，外层管材3通过焊接方式与尾垫7连接，且外层管材3与尾垫7之间开设有尾部坡口6，外层管材3内侧连接有堆焊层4，且堆焊层4内侧连接有内层棒料5；
平锥挤压模9和模支撑11设置于模座12内部，且平锥挤压模9外侧固定安装有玻璃垫10，模支撑11后面设置模垫13，且模支撑11、模垫13共同对平锥挤压模9起到固定和支撑作用，并且模座12和模垫13通过底部卡槽固定，挤压筒14前端结构形状与模座12结构形状对应设计，挤压筒14内侧贯穿有实心挤压垫15，且实心挤压垫15首端设置有双层合金组合坯料8，且实心挤压垫15尾端固定安装有实心挤压垫15。
头垫1设置在组合坯料的头部，通过焊接方式与双层合金坯料连接，降低了开始挤压时的突破力，利于棒料成形过程中的金属稳定流动；堆焊层4就是内外层合金结合面，实现了挤压过程中同种合金材质的结合，避免内外层材质由于变形抗力差别大而不易结合的问题；尾垫7设置在组合坯料的尾部，尾垫7与双层合金坯料连接的一侧中心存在半圆形凹面，避免挤压时尾垫7金属流入双层合金棒料内部，通过焊接方式与双层合金坯料连接，充当了挤压坯料压余的作用，使双层合金坯料全部挤出成形；
如图3所示为平锥挤压模9的结构示意图，平锥挤压模9的入口夹角β角度为100°～120°，平直段L3的长度为20mm～40mm，平锥挤压模9由入口过渡区、中间定径区和出口反锥组成；
如图4所示为卧式挤压机结构示意图，设置有平锥挤压模9、模支撑11、模座12、模垫13、挤压筒14、实心挤压垫15、实心挤压杆16。平锥挤压模9和模支撑11设置于模座12内部，模支撑11后面设置模垫13，模支撑11、模垫13共同对平锥挤压模9起到固定和支撑作用，承受挤压力；模座12和模垫13通过底部卡槽固定，挤压筒14前端结构形状与模座12结构形状对应设计，挤压筒14内圆在长度方向有0.3mm～1mm的锥度；模支撑11的孔腔比挤压模孔腔大15mm～30mm；挤压杆对挤压筒14中心线偏离不得大于0.5mm，挤压垫外圆与挤压筒14内孔间隙为1.0mm～2.0mm；挤压垫长度180mm～200mm，挤压垫前端是坯料，后端是挤压杆，挤压垫起到传递挤压杆推力的作用；实心挤压杆16与挤压筒14内孔的间隙为3mm～5mm，通过实心挤压垫15向组合坯料施加挤压力。作业的时候，挤压杆和挤压筒14分别由液压缸提供动力，挤压筒14通过底部滑道前后移动。
实施例1
一种双层合金复合棒线材的材质为N08825/20MnV，外层材质为N08825，内层材质为20MnV，成品规格为外径φ25mm，其中镍基合金层名义厚度2.5mm，合格范围1.0mm～3.5mm，碳钢层名义直径20mm。生产步骤如下：
⑴双层合金组合坯料8制备：
①理论计算：根据棒线材成品尺寸，反推计算出坯料到成品变形量分配过程；双层合金坯料φ368mm(外层厚度37mm+碳钢层直径294mm)→挤压棒φ150mm(外径)(外层厚度15mm+碳钢层直径120mm)→连轧φ25mm(外径)(外层厚度2.5mm+碳钢层直径20mm)；
②下料：将外层管材3和内层棒料5按800mm～900mm等长度下料，加工表面和两端焊接坡口；
③堆焊：外层管材3和内层棒料5结合面上分别堆焊上厚度3mm～5mm的镍金属；
④堆焊层4表面车削加工：车削加工后的堆焊层4厚度0.4mm～1.0mm，外层材质管材和内层材质棒料结合面在长度方向有0.6mm～1mm的锥度，两者尺寸匹配加工；
⑤装配：将堆焊层4车削加工后的外层管材3和内层棒料5在真空室内装配到一起，过盈配合量0.12mm，两端封焊，成为双层合金坯料；
⑥头尾垫7焊接：将双层合金坯料结合面的小直径一端作为头部，大直径一端作为尾部。将双层合金坯料的头部焊接头垫1，尾部焊接尾垫7，成为双层合金组合坯料8，其中头垫1长度L1为120mm～150mm，尾垫7长度L2为150mm～180mm，头垫1材质和尾垫7材质是低碳钢。
⑵挤压坯加工：将双层合金组合坯料8头垫1外圆处加工出R40mm圆角，表面修磨和抛光，去除磕碰、车刀纹等缺陷，表面粗糙度Ra≤3.2μm；
⑶热挤压：坯料加热润滑后，用6300T卧式挤压机挤压出双层合金棒料。挤压步骤包括：①挤压筒14和平锥形挤压模预热到温度300℃～400℃；②组合坯料涂防氧化涂料后，在电阻炉中加热到1160℃～1180℃；③组合坯料表面高压水除氧化皮，然后均匀涂抹玻璃粉润滑剂；④平锥形挤压模入口处放置玻璃垫10，挤压筒14内径比组合坯料外径大12mm，将组合坯料传送到挤压筒14内，使头部朝前，挤压时挤压杆前进速度35mm/s～150mm/s；
⑷矫直；双层合金棒挤压后空冷到100℃～400℃进行矫直；
⑸平头：切除两端的头垫1金属、尾垫7金属和尺寸不规则区域；
⑹修磨：用砂轮机外磨去除表面玻璃粉、氧化皮、凹坑、折叠等缺陷；
⑺连轧：将加热到高温的双层合金棒料采用多机架连轧机轧制变形，轧制到目标尺寸，每一个机架轧制比1.01～2.0，轧后空冷；
⑻固溶处理：采用电磁感应加热方式将连轧后的棒线材快速加热到固溶温度980℃～1010℃，然后雾气冷却；
⑼酸洗：在混酸中洗去除氧化皮和油污，混酸的浓度配比是氢氟酸：硝酸：水＝5％：20％：75％，混酸的温度30℃～50℃；
⑽精整处理：探伤-检验-喷标-打捆。
对生产出的N08825/20MnV双层合金复合棒线进行探伤，没有发现分层缺陷，取样检验数据见图6。
实施例2
一种双层合金复合棒材的材质为N06625/15CrMo，外层材质为N06625，内层材质为15CrMo，成品规格为外径φ35mm，其中镍基合金层名义厚度2.5mm，合格范围1.0mm～3.5mm，碳钢层名义直径30mm。生产步骤如下：
⑴双层合金组合坯料8制备：
①理论计算：根据棒线材成品尺寸，反推计算出坯料到成品变形量分配过程；双层合金坯料φ368mm(外层厚度31mm+碳钢层直径306mm)→挤压棒φ160mm(外径)(外层厚度13.5mm+碳钢层直径123mm)→连轧φ35mm(外径)(外层厚度2.5mm+碳钢层直径30mm)；
②下料：将外层管材3和内层棒料5按900mm～1000mm等长度下料，加工表面和两端焊接坡口；
③堆焊：外层管材3和内层棒料5结合面上分别堆焊上厚度3mm～5mm的镍金属；
④堆焊层4表面车削加工：车削加工后的堆焊层4厚度0.5mm～0.8mm，外层材质管材和内层材质棒料5结合面在长度方向有0.6mm～1mm的锥度，两者尺寸匹配加工；
⑤装配：将堆焊层4车削加工后的外层管材3和内层棒料5在真空室内装配到一起，过盈配合量0.10mm，两端封焊，成为双层合金坯料；
⑥头尾垫7焊接：将双层合金坯料结合面的小直径一端作为头部，大直径一端作为尾部。将双层合金坯料的头部焊接头垫1，尾部焊接尾垫7，成为双层合金组合坯料8，其中头垫1长度L1为150mm，尾垫7长度L2为200mm，头垫1材质和尾垫7材质是低碳钢。
⑵挤压坯加工：将双层合金组合坯料8头垫1外圆处加工出R30mm圆角，表面修磨和抛光，去除磕碰、车刀纹等缺陷，表面粗糙度Ra≤3.2μm；
⑶热挤压：坯料加热润滑后，用6300T卧式挤压机挤压出双层合金棒料。挤压步骤包括：①挤压筒14和平锥形挤压模预热到温度400℃～500℃；②组合坯料涂防氧化涂料后，在电阻炉中加热到1170℃～1190℃；③组合坯料表面高压水除氧化皮，然后均匀涂抹玻璃粉润滑剂；④平锥形挤压模入口处放置玻璃垫10，挤压筒14内径比组合坯料外径大13mm，将组合坯料传送到挤压筒14内，使头部朝前，挤压时挤压杆前进速度35mm/s～150mm/s；
⑷矫直；双层合金棒挤压后空冷到100℃～500℃进行矫直；
⑸平头：切除两端的头垫1金属、尾垫7金属和尺寸不规则区域；
⑹修磨：用砂轮机外磨去除表面玻璃粉、氧化皮、凹坑、折叠等缺陷；
⑺连轧：将加热到高温的双层合金棒料采用多机架连轧机轧制变形，轧制到目标尺寸，每一个机架轧制比1.01～2.0，轧后空冷；
⑻固溶处理：采用电磁感应加热方式将连轧后的棒线材快速加热到固溶温度1000℃～1060℃，然后雾气冷却；
⑼酸洗：在混酸中洗去除氧化皮和油污，混酸的浓度配比是氢氟酸：硝酸：水＝5％：20％：75％，混酸的温度30℃～50℃；
⑽精整处理：探伤-检验-喷标-打捆。
对生产出的N06625/15CrMo双层合金复合棒线进行探伤，没有发现分层缺陷，取样检验数据见图7。
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；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双层合金复合的棒线材，包括头垫(1)、头部坡口(2)、外层管材(3)、堆焊层(4)和内层棒料(5)，其特征在于，所述头垫(1)设置在双层合金组合坯料(8)的头部，且头垫(1)通过焊接方式与外层管材(3)连接，并且外层管材(3)和头垫(1)之间开设有头部坡口(2)，所述外层管材(3)通过焊接方式与尾垫(7)连接，且外层管材(3)与尾垫(7)之间开设有尾部坡口(6)，所述外层管材(3)内侧连接有堆焊层(4)，且堆焊层(4)内侧连接有内层棒料(5)。
2.根据权利要求1所述的一种双层合金复合的棒线材，其特征在于：所述双层合金组合坯料(8)外部外层管材(3)材质为镍基合金，且双层合金组合坯料(8)内部外层管材(3)材质为低碳钢。
3.根据权利要求1所述的一种双层合金复合的棒线材，其特征在于：所述双层合金组合坯料(8)外部外层管材(3)材质的厚度20mm～60mm。
4.根据权利要求1所述的一种双层合金复合的棒线材生产工艺，包括平锥挤压模(9)、玻璃垫(10)、模支撑(11)、模座(12)、模垫(13)、挤压筒(14)、实心挤压垫(15)和实心挤压杆(16)，所述平锥挤压模(9)和模支撑(11)设置于模座(12)内部，且平锥挤压模(9)外侧固定安装有玻璃垫(10)，所述模支撑(11)后面设置模垫(13)，且模支撑(11)、模垫(13)共同对平锥挤压模(9)起到固定和支撑作用，并且模座(12)和模垫(13)通过底部卡槽固定，所述挤压筒(14)前端结构形状与模座(12)结构形状对应设计，挤压筒(14)内侧贯穿有实心挤压垫(15)，且实心挤压垫(15)首端设置有双层合金组合坯料(8)，且实心挤压垫(15)尾端固定安装有实心挤压垫(15)。
5.根据权利要求4所述的一种双层合金复合的棒线材生产工艺，其特征在于：所述挤压筒(14)内圆在长度方向有0.3mm～1mm的锥度；且模支撑(11)的孔腔比挤压模孔腔大15mm～30mm。
6.根据权利要求4所述的一种双层合金复合的棒线材生产工艺，其特征在于：所述实心挤压杆(16)对挤压筒(14)中心线偏离不得大于0.5mm，实心挤压垫(15)外圆与挤压筒(14)内孔间隙为1.0mm～2.0mm。
7.根据权利要求4所述的一种双层合金复合的棒线材生产工艺，其特征在于：所述实心挤压垫(15)长度180mm～200mm。
8.根据权利要求4所述的一种双层合金复合的棒线材生产工艺，其特征在于：所述一种双层合金复合棒线材的材质为N08825/20MnV，外层管材(3)材质为N08825，内层棒料(5)材质为20MnV，成品规格为外径φ25mm，其中N08825合金层名义厚度2.5mm，合格范围1.0mm～3.5mm，碳钢20MnV层名义直径20mm，生产步骤如下：
①理论计算：根据棒线材成品尺寸，反推计算出坯料到成品变形量分配过程；双层合金坯料φ368mm(外层厚度37mm+碳钢层直径294mm)→挤压棒φ150mm(外径)(外层厚度15mm+碳钢层直径120mm)→连轧φ25mm(外径)(外层厚度2.5mm+碳钢层直径20mm)；
②下料：将外层管材和内层棒料按800mm～900mm等长度下料，加工表面和两端焊接坡口；
③堆焊：外层管材和内层棒料结合面上分别堆焊上厚度3mm～5mm的镍金属；
④堆焊层表面车削加工：车削加工后的堆焊层厚度0.4mm～1.0mm，外层材质管材和内层材质棒料结合面在长度方向有0.6mm～1mm的锥度，两者尺寸匹配加工；
⑤装配：将堆焊层车削加工后的外层管材和内层棒料在真空室内装配到一起，过盈配合量0.12mm，两端封焊，成为双层合金坯料；
⑥头尾垫焊接：将双层合金坯料结合面的小直径一端作为头部，大直径一端作为尾部，将双层合金坯料的头部焊接头垫，尾部焊接尾垫，成为双层合金组合坯料，其中头垫长度L1为120mm～150mm，尾垫长度L2为150mm～180mm，头垫材质和尾垫材质是低碳钢；
⑵挤压坯加工：将双层合金组合坯料头垫外圆处加工出R40mm圆角，表面修磨和抛光，去除磕碰、车刀纹等缺陷，表面粗糙度Ra≤3.2μm；
⑶热挤压：坯料加热润滑后，用6300T卧式挤压机挤压出双层合金棒料；挤压步骤包括：①挤压筒和平锥形挤压模预热到温度300℃～400℃；②组合坯料涂防氧化涂料后，在电阻炉中加热到1160℃～1180℃；③组合坯料表面高压水除氧化皮，然后均匀涂抹玻璃粉润滑剂；④平锥形挤压模入口处放置玻璃垫，挤压筒内径比组合坯料外径大12mm，将组合坯料传送到挤压筒内，使头部朝前，挤压时挤压杆前进速度35mm/s～150mm/s；
⑷矫直；双层合金棒挤压后空冷到100℃～400℃进行矫直；
⑸平头：切除两端的头垫金属、尾垫金属和尺寸不规则区域；
⑹修磨：用砂轮机外磨去除表面玻璃粉、氧化皮、凹坑、折叠等缺陷；
⑺连轧：将加热到高温的双层合金棒料采用多机架连轧机轧制变形，轧制到目标尺寸，每一个机架轧制比1.01～2.0，轧后空冷；
⑻固溶处理：采用电磁感应加热方式将连轧后的棒线材快速加热到固溶温度980℃～1010℃，然后雾气冷却；
⑼酸洗：在混酸中洗去除氧化皮和油污，混酸的浓度配比是氢氟酸：硝酸：水＝5％：20％：75％，混酸的温度30℃～50℃；
⑽精整处理：探伤-检验-喷标-打捆；
对生产出的N08825/20MnV双层合金复合棒线进行探伤，没有发现分层缺陷；
一种双层合金复合棒材的材质为N06625/15CrMo，外层材质为N06625，内层材质为15CrMo，成品规格为外径φ35mm，其中N06625合金层名义厚度2.5mm，合格范围1.0mm～3.5mm，15CrMo碳钢层名义直径30mm，生产步骤如下：
⑴双层合金组合坯料制备：
①理论计算：根据棒线材成品尺寸，反推计算出坯料到成品变形量分配过程；双层合金坯料φ368mm(外层厚度31mm+碳钢层直径306mm)→挤压棒φ160mm(外径)(外层厚度13.5mm+碳钢层直径123mm)→连轧φ35mm(外径)(外层厚度2.5mm+碳钢层直径30mm)；
②下料：将外层管材和内层棒料按900mm～1000mm等长度下料，加工表面和两端焊接坡口；
③堆焊：外层管材和内层棒料结合面上分别堆焊上厚度3mm～5mm的镍金属；
④堆焊层表面车削加工：车削加工后的堆焊层厚度0.5mm～0.8mm，外层材质管材和内层材质棒料结合面在长度方向有0.6mm～1mm的锥度，两者尺寸匹配加工；
⑤装配：将堆焊层车削加工后的外层管材和内层棒料在真空室内装配到一起，过盈配合量0.10mm，两端封焊，成为双层合金坯料；
⑥头尾垫焊接：将双层合金坯料结合面的小直径一端作为头部，大直径一端作为尾部，将双层合金坯料的头部焊接头垫，尾部焊接尾垫，成为双层合金组合坯料，其中头垫长度L1为150mm，尾垫长度L2为200mm，头垫材质和尾垫材质是低碳钢；
⑵挤压坯加工：将双层合金组合坯料头垫外圆处加工出R30mm圆角，表面修磨和抛光，去除磕碰、车刀纹等缺陷，表面粗糙度Ra≤3.2μm；
⑶热挤压：坯料加热润滑后，用6300T卧式挤压机挤压出双层合金棒料，挤压步骤包括：①挤压筒和平锥形挤压模预热到温度400℃～500℃；②组合坯料涂防氧化涂料后，在电阻炉中加热到1170℃～1190℃；③组合坯料表面高压水除氧化皮，然后均匀涂抹玻璃粉润滑剂；④平锥形挤压模入口处放置玻璃垫，挤压筒内径比组合坯料外径大13mm，将组合坯料传送到挤压筒内，使头部朝前，挤压时挤压杆前进速度35mm/s～150mm/s；
⑷矫直；双层合金棒挤压后空冷到100℃～500℃进行矫直；
⑸平头：切除两端的头垫金属、尾垫金属和尺寸不规则区域；
⑹修磨：用砂轮机外磨去除表面玻璃粉、氧化皮、凹坑、折叠等缺陷；
⑺连轧：将加热到高温的双层合金棒料采用多机架连轧机轧制变形，轧制到目标尺寸，每一个机架轧制比1.01～2.0，轧后空冷；
⑻固溶处理：采用电磁感应加热方式将连轧后的棒线材快速加热到固溶温度1000℃～1060℃，然后雾气冷却；
⑼酸洗：在混酸中洗去除氧化皮和油污，混酸的浓度配比是氢氟酸：硝酸：水＝5％：20％：75％，混酸的温度30℃～50℃；
⑽精整处理：探伤-检验-喷标-打捆；
对生产出的N06625/15CrMo双层合金复合棒线进行探伤，没有发现分层缺陷。
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| CN202311258993.8A CN117167644A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种双层合金复合的棒线材和生产工艺 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117380956A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 一种低成本高均质大规格粉末高温合金棒材及其热挤压方法 |
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2023
- 2023-09-27 CN CN202311258993.8A patent/CN117167644A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117380956A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-01-12 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 一种低成本高均质大规格粉末高温合金棒材及其热挤压方法 |
| CN117380956B (zh) * | 2023-12-08 | 2024-03-12 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 一种低成本高均质大规格粉末高温合金棒材及其热挤压方法 |
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