CN117600271A - 一种超薄壁异形钼套管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄壁异形钼套管的制备方法，该方法包括：一、将冷轧钼箔进行裁剪得到裁剪钼箔；二、将裁剪钼箔缠绕固定在芯杆上；三、将固定好的裁剪钼箔连同芯杆进行模压形成钼管坯；四、将钼管坯连同芯杆进行定型真空退火形成钼管；五、将钼管激光焊接得到钼管件；六、将钼管件通过异形成型模具成型得到异形钼管；七、切割得到超薄壁异形钼套管。本发明采用模压方式结合定型真空退火将钼箔制成钼管，然后经异形成型，制备的超薄壁异形钼套管内外表面光亮，粗糙度小，一致性好，尺寸精度高且密度高，力学性能好，且制备过程能耗小，机加工难度低，成本低，成品率高，适用于靶材、热偶保护套以及电子行业用套管等领域。
Description
技术领域
本发明属于钼管成型技术领域，具体涉及一种超薄壁异形钼套管的制备方法。
背景技术
钼本身具有高熔点，高温蠕变速率低，抗热冲击性能好以及高温强度高的特点，同时具有较好的导电性、导热性、低膨胀系数和溅射率等优点。因其耐高温的特性被广泛的应用于核工业、炉用材料以及航空航天等领域。钼管主要应用于靶材、热偶保护套以及电子行业用套管等。工业中常用的钼套管加工方法为首先制备出钼管，之后进行机械加工的方法。其中常见制备钼管有挤压法、锻造法和热等静压法。专利US20060042728A1公开了一种具有均匀晶粒尺寸和织构的管状Mo靶材的生产方法，使用200～250MPa的压力下将Mo粉压制成型，在1780～2175℃温度下烧结成坯料，之后坯料机加工成管坯，最后经挤压和退火处理，得到组织均匀的管状Mo靶材。专利200810104986.1公开了一种高密度钼管的制备方法，将纯度＞3N、粒度为1～10μm的钼粉于160～220Mpa等静压成型后，于中频炉中在1600～2000℃保温1～8小时，经氢气保护气氛烧结制备成环形钼管坯，密度为9.5～9.9g/cm3；之后于700～1500℃锻打，变形量达到40～80％时成型，制成高密度钼管坯，通过挤压机在700～1500℃高温挤压成型，密度达到9.9～10.2g/cm3，再于700～1200℃保温1～5小时消除应力后，进行机械加工、清洗、干燥得到高密度钼管。上述方法均能生产出钼管，经过机加后得到钼套管，但普遍存在机加时间长，成品率不高，以及钼管内外光洁度不高，材料的密度低，力学性能不强等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超薄壁异形钼套管的制备方法。该方法以冷轧钼箔为原材料，先采用模压方式结合定型真空退火将钼箔制成钼管，然后经异形成型，获得超薄壁异形钼套管，该钼套管的内外表面光亮，粗糙度小，一致性好，尺寸精度高且密度高，力学性能好，且制备过程能耗小，机加工难度低，成本低，成品率高，解决了现有钼套管制备工艺机加时间长，成品率不高，以及钼管内外光洁度不高，材料的密度低，力学性能不强等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将冷轧钼箔进行裁剪，得到裁剪钼箔；
步骤二、将步骤一中得到的裁剪钼箔沿着长度方向缠绕固定在芯杆上；
步骤三、将步骤二中固定好的裁剪钼箔连同芯杆进行模压，在芯杆上形成钼管坯；
步骤四、将步骤三中形成的钼管坯连同芯杆放入定型模具中进行定型真空退火，在芯杆上形成钼管；
步骤五、将步骤四中形成的钼管从芯杆上拆下，然后对钼管连接处的缝隙进行激光焊接，得到钼管件；
步骤六、将步骤五中得到的钼管件内外表面均匀涂抹润滑油，然后安装在异形芯杆上，且一端与异形芯杆连接固定，拉拽连接固定端的异形芯杆，使得异形芯杆连同钼管件在压块压力作用下多次通过异形成型模具，成型得到异形钼管；
步骤七、采用激光切割对步骤六中得到的异形钼管进行切割，得到超薄壁异形钼套管。
上述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述冷轧钼箔的厚度为0.03mm～0.1mm；所述裁剪钼箔的长度较目标产物钼套管的长度大100mm，宽度较目标产物钼套管的周长大0.5mm～2mm。本发明通过选择厚度为0.03mm～0.1mm的冷轧钼箔，保证后续模压成型及定型真空退火过程中，不会因为厚度不适导致钼材料回弹力过小或过大而无法成管和无法定型，通过限定裁剪钼箔的宽度，以留有一定的周长余量进行后续激光焊接和异形成型，从而更好地控制超薄壁异形钼套管的外径精度，通过控制长度为后续裁剪留下余量，保证长度尺寸精确性。
上述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤二中所述芯杆为不锈钢棒，芯杆长度与裁剪钼箔的长度相同，芯杆直径较目标产物钼套管的直径小0.3mm～1mm。本发明通过限定芯杆直径较目标产物钼套管的直径小0.3mm～1mm，以保证裁剪钼箔在成管过程中抵消材料本身的回弹力，提高了钼管的成型精度。
上述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤三中所述模压采用50吨油压机进行，模压的压制力为10吨～35吨，且从裁剪钼箔在芯杆上的缠绕固定连接处开始压制，每压制一次芯杆转动30°～60°。本发明通过从裁剪钼箔在芯杆上的缠绕固定连接处开始压制，并控制模压过程中芯杆转动角度，采用多次逐步压制的成型方法，使得回弹力均匀分散，以更好地控制钼管坯的直径精度，为后续的定型真空退火打好基础；同时避免在模压加工过程中造成划伤，影响钼管坯的表面质量。
上述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述定型真空退火的温度为800℃～1000℃。该温度下的定型真空退火工艺有效消除了模压加工应力，保证定型后的钼管不变形，有利于后续激光焊接的进行；同时该温度下钼管不会再结晶导致材料脆化，避免在后续异形成型加工时发生脆断，并消除钼管内应力以降低回弹，保证异形成型的顺利进行。
上述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤六中所述拉拽异形芯杆的速度为10mm/s～50mm/s，所述压块压力为1吨～5吨。本发明通过控制拉拽异形芯杆的速度和压块压力，在不造成钼管件破裂的前提下，提高了超薄壁异形钼套管的成型精度。
上述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤七中所述超薄壁异形钼套管的外径为3mm～10mm，外径精度为±0.1mm，壁厚为0.03mm～0.1mm，长度为1000mm以上，内外面光洁度Ra＜0.3μm，密度大于10.2g/cm3。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以冷轧钼箔为原材料，先采用模压方式结合定型真空退火将钼箔制成钼管，然后经异形成型，获得超薄壁异形钼套管，该超薄壁异形钼套管的密度大于10.2g/cm3，远远优于常规压制、烧结、挤压方法制备的钼套管，且成型精度高，具有优异的力学性能。
2、本发明中将裁剪钼箔制成钼管坯的模压成型过程和将钼管件进行异形成型过程均为冷态成型，相较于常规烧结等成型工艺具有能耗小的优点，同时机加工难度低，降低了薄壁异形钼套管的制备成本。
3、本发明的成型过程中仅产生少量的废料，无车削及氧化皮产生，减少了物料损耗，且提高了薄壁异形钼套管的成品率。
4、本发明制备的超薄壁钼套管的外径为3mm～10mm，外径精度为±0.1mm，壁厚为0.03mm～0.1mm，长度为1000mm以上，内外面光洁度Ra＜0.3μm，其内外表面光亮，粗糙度小，一致性好，尺寸精度高，壁厚易于调节，适用于靶材、热偶保护套以及电子行业用套管等领域。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明中裁剪钼箔沿着长度方向缠绕固定在芯杆上的示意图。
图2为本发明中固定好的裁剪钼箔连同芯杆进行模压的示意图。
图3为本发明中定型模具的示意图。
图4为本发明中异形芯杆以及异形芯杆与钼管件的连接示意图。
图5为本发明中异形芯杆连同钼管件在压块压力作用下通过异形成型模具的示意图。
图6为本发明中切割后得到的超薄壁异形钼套管的示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将厚度为0.03mm的冷轧钼箔进行裁剪，得到长度为1100mm、宽度为9.92mm的裁剪钼箔；
步骤二、将步骤一中得到的裁剪钼箔沿着长度方向缠绕固定在直径为2.7mm、长度为1100mm的不锈钢棒芯杆上，如图1所示；
步骤三、将步骤二中固定好的裁剪钼箔连同芯杆采用50吨油压机进行模压，如图2所示，模压的压制力为10吨，且从裁剪钼箔在芯杆上的缠绕固定连接处开始压制，每压制一次芯杆转动30°，在芯杆上形成钼管坯；
步骤四、将步骤三中形成的钼管坯连同芯杆放入如图3所示的定型模具中进行定型真空退火，定型真空退火的温度为800℃，在芯杆上形成钼管；
步骤五、将步骤四中形成的钼管从芯杆上拆下，然后对钼管连接处的缝隙进行激光焊接，得到钼管件；
步骤六、将步骤五中得到的钼管件内外表面均匀涂抹润滑油，然后安装在异形芯杆上，且一端与异形芯杆连接固定，如图4所示，拉拽连接固定端的异形芯杆，速度为50mm/s，使得异形芯杆连同钼管件在1吨的压块驱动滑轮压力作用下多次通过异形成型模具，如图5所示，成型得到异形钼管；
步骤七、采用激光切割对步骤六中得到的异形钼管进行切割而脱离异形芯杆，得到超薄壁异形钼套管，如图6所示。
经检测，本实施例制备的超薄壁异形钼套管的外径为3mm，外径精度为-0.03mm～+0.02mm，壁厚为0.03mm～0.04mm，长度为1000mm，内外面光洁度Ra＝0.27μm，密度为10.25g/cm3。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将厚度为0.1mm的冷轧钼箔进行裁剪，得到长度为1600mm、宽度为33.42mm的裁剪钼箔；
步骤二、将步骤一中得到的裁剪钼箔沿着长度方向缠绕固定在直径为9mm、长度为1600mm的不锈钢棒芯杆上，如图1所示；
步骤三、将步骤二中固定好的裁剪钼箔连同芯杆采用50吨油压机进行模压，如图2所示，模压的压制力为35吨，且从裁剪钼箔在芯杆上的缠绕固定连接处开始压制，每压制一次芯杆转动60°，在芯杆上形成钼管坯；
步骤四、将步骤三中形成的钼管坯连同芯杆放入如图3所示的定型模具中进行定型真空退火，定型真空退火的温度为1000℃，在芯杆上形成钼管；
步骤五、将步骤四中形成的钼管从芯杆上拆下，然后对钼管连接处的缝隙进行激光焊接，得到钼管件；
步骤六、将步骤五中得到的钼管件内外表面均匀涂抹润滑油，然后安装在异形芯杆上，且一端与异形芯杆连接固定，如图4所示，拉拽连接固定端的异形芯杆，速度为10mm/s，使得异形芯杆连同钼管件在5吨的压块驱动滑轮压力作用下多次通过异形成型模具，如图5所示，成型得到异形钼管；
步骤七、采用激光切割对步骤六中得到的异形钼管进行切割而脱离异形芯杆，得到超薄壁异形钼套管，如图6所示。
经检测，本实施例制备的超薄壁异形钼套管的外径为10mm，外径精度为-0.02mm～+0.08mm，壁厚为0.1mm～0.12mm，长度为1500mm，内外面光洁度Ra＝0.26μm，密度为10.23g/cm3。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将厚度为0.05mm的冷轧钼箔进行裁剪，得到长度为1300mm、宽度为16.71mm的裁剪钼箔；
步骤二、将步骤一中得到的裁剪钼箔沿着长度方向缠绕固定在直径为4.5mm、长度为1300mm的不锈钢棒芯杆上，如图1所示；
步骤三、将步骤二中固定好的裁剪钼箔连同芯杆采用50吨油压机进行模压，如图2所示，模压的压制力为23吨，且从裁剪钼箔在芯杆上的缠绕固定连接处开始压制，每压制一次芯杆转动45°，在芯杆上形成钼管坯；
步骤四、将步骤三中形成的钼管坯连同芯杆放入如图3所示的定型模具中进行定型真空退火，定型真空退火的温度为950℃，在芯杆上形成钼管；
步骤五、将步骤四中形成的钼管从芯杆上拆下，然后对钼管连接处的缝隙进行激光焊接，得到钼管件；
步骤六、将步骤五中得到的钼管件内外表面均匀涂抹润滑油，然后安装在异形芯杆上，且一端与异形芯杆连接固定，如图4所示，拉拽连接固定端的异形芯杆，速度为25mm/s，使得异形芯杆连同钼管件在3吨的压块驱动滑轮压力作用下多次通过异形成型模具，如图5所示，成型得到异形钼管；
步骤七、采用激光切割对步骤六中得到的异形钼管进行切割而脱离异形芯杆，得到超薄壁异形钼套管，如图6所示。
经检测，本实施例制备的超薄壁异形钼套管的外径为5mm，外径精度为-0.09mm～+0.09mm，壁厚为0.04mm～0.06mm，长度为1200mm，内外面光洁度Ra＝0.29μm，密度为10.22g/cm3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将冷轧钼箔进行裁剪，得到裁剪钼箔；
步骤二、将步骤一中得到的裁剪钼箔沿着长度方向缠绕固定在芯杆上；
步骤三、将步骤二中固定好的裁剪钼箔连同芯杆进行模压，在芯杆上形成钼管坯；
步骤四、将步骤三中形成的钼管坯连同芯杆放入定型模具中进行定型真空退火，在芯杆上形成钼管；
步骤五、将步骤四中形成的钼管从芯杆上拆下，然后对钼管连接处的缝隙进行激光焊接，得到钼管件；
步骤六、将步骤五中得到的钼管件内外表面均匀涂抹润滑油，然后安装在异形芯杆上，且一端与异形芯杆连接固定，拉拽连接固定端的异形芯杆，使得异形芯杆连同钼管件在压块压力作用下多次通过异形成型模具，成型得到异形钼管；
步骤七、采用激光切割对步骤六中得到的异形钼管进行切割，得到超薄壁异形钼套管。
2.根据权利要求1所述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤一中所述冷轧钼箔的厚度为0.03mm～0.1mm；所述裁剪钼箔的长度较目标产物钼套管的长度大100mm，宽度较目标产物钼套管的周长大0.5mm～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤二中所述芯杆为不锈钢棒，芯杆长度与裁剪钼箔的长度相同，芯杆直径较目标产物钼套管的直径小0.3mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤三中所述模压采用50吨油压机进行，模压的压制力为10吨～35吨，且从裁剪钼箔在芯杆上的缠绕固定连接处开始压制，每压制一次芯杆转动30°～60°。
5.根据权利要求1所述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤四中所述定型真空退火的温度为800℃～1000℃。
6.根据权利要求1所述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤六中所述拉拽异形芯杆的速度为10mm/s～50mm/s，所述压块压力为1吨～5吨。
7.根据权利要求1所述的一种超薄壁异形钼套管的制备方法，其特征在于，步骤七中所述超薄壁异形钼套管的外径为3mm～10mm，外径精度为±0.1mm，壁厚为0.03mm～0.1mm，长度为1000mm以上，内外面光洁度Ra＜0.3μm，密度大于10.2g/cm3。
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| CN (1) | CN117600271A (zh) |
-
2023
- 2023-12-27 CN CN202311819287.6A patent/CN117600271A/zh active Pending
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