CN1435285A - 一种凹模自耗式润滑挤压方法及专用装置 - Google Patents
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Abstract
一种凹模自耗式润滑挤压方法，其特征在于：在挤压过程中，高温合金挤压坯料与凹模不接触，中间用锥形自耗式凹模隔离。挤压时最好将锥形自耗式凹模预热到使用温度后放入挤压筒中平凹模与坯料之间。挤压坯料外还可以套以玻璃套或不锈钢套。本发明通过对坯料形状以及润滑方式的改进，很好的改善了材料的可加工性，提高了产品质量、提高了生产效率、降低了成本。
Description
技术领域：
本发明涉及管材热挤压技术，特别提供了一种适合于高强度材料管材零件生产的，凹模自耗式润滑挤压方法及专用装置。
背景技术：
高温合金管材是广泛应用于航空、航天飞行器、舰船、发电、火箭发动机、核反应堆、机车以及石油化工等工业中能源转化装置关键部件的材料。对于镍基高温合金材料，由于强度很高，采用锥形凹模挤压方法挤压时，存在表面划伤严重、挤压力大、凹模口处坯料温度降低严重等问题。采用钻孔冷轧方法，则存在生产率极低、材料浪费比较严重等问题。在挤压过程中如何降低摩擦力、减少温降、提高塑性是急需解决的主要技术问题。
减小材料与工模具间的摩擦是降低挤压力、提高产品表面质量的有效方法，因此合适的润滑材料及润滑方法是热挤压加工的关键技术之一。对于镍基高温合金等难变形材料，通常采用玻璃润滑剂。玻璃润滑剂不但具有高温润滑作用，还有隔热作用，而且化学性质稳定，不与坯料金属发生化学反应，在使用温度下呈粘稠状，润滑效果良好。
对于强度较低的镍基高温合金，普通的润滑方法是将玻璃粉涂抹在预热后的坯料与模具上，然后将坯料加热至挤压温度。另一种方法是将润滑剂加热到融化状态，然后将坯料放在润滑剂中浸蘸，再进行挤压。
目前对于镍基高温合金的加热方法是先在低温炉加热到700--800℃，然后在高温炉加热到材料的挤压温度。通常坯料加热温度很重要，如果加热温度低于挤压温度，则发生闷垫现象，如果加热温度高于挤压温度，则发生晶粒长大现象，影响组织性能。镍基高温合金的热挤压温度范围窄，因此必须严格控制坯料加热及保温措施。
发明内容：
本发明的目的是提供一种适用于高强度材料的凹模自耗式润滑挤压方法与专用装置，通过改变凹模结构及润滑方式实现高强度材料管材挤压成形，提高产品质量和生产率，降低成本。
本发明提供了一种凹模自耗式润滑挤压方法，其特征在于：在挤压过程中，高温合金挤压坯料与凹模不接触，中间用锥形自耗式凹模隔离。挤压时最好将锥形自耗式凹模预热到使用温度后放入挤压筒中平凹模与坯料之间。挤压坯料外还可以套以玻璃套或不锈钢套。
本发明还提供了专用于上述凹模自耗式润滑挤压方法的装置，由挤压轴(1)、挤压筒(2)、挤压垫(3)、石墨垫(4)、挤压针(5)、凹模、下底板(9)组成，其特征在于：所述凹模由玻璃垫(7)、平凹模(8)组合而成。其中玻璃垫(7)工作表面为锥形表面，平凹模(8)的工作表面由凹模口处的圆弧过度和定径带组成。
本发明在挤压过程中采用平凹模和自耗式凹模的组合凹模，即采用凹模自耗式润滑方法。在挤压时，自耗式凹模不断消耗并在挤压管坯表面上附着一层玻璃薄膜，直到挤压结束，从而提高了管材表面质量。在挤压过程中，高温合金挤压坯料与凹模不接触，中间隔离自耗式凹模。在挤压凹模口处，挤压坯料与平凹模之间存在一层薄层，因此有利于挤压坯料的合理流动，使挤压坯料可以顺利通过凹模口处，从而使挤压过程顺利完成。另外该方法还具有保温效果好等优点，自耗式凹模坯料将挤压坯料与挤压凹模隔离，使挤压坯料的表面温降明显减轻，使坯料保持在良好的塑性温度范围内，易于成形。
对于镍基高温合金而言，用普通挤压办法不能成形。采用凹模自耗式润滑挤压方法，具有良好的润滑和保温作用，使材料易于成形。高温合金(In718)凹模自耗式润滑挤压工艺参数范围如下表：
| 变形温度/℃ | 模具预热温度/℃ | 挤压比 | 挤压速度mm/s | 坯料尺寸 | 包套材料 | 凹模形状 |
| 1120 | 350～450 | 4～8 | 60～100 | φ60～φ85 | 玻璃套 | 平凹模+玻璃垫 |
总之，凹模自耗式润滑挤压方法挤压凹模的寿命比锥形金属凹模的寿命提高一倍以上；挤压管坯表面质量达到要求；与传统锥形金属凹模挤压相比挤压力降低20％以上，降低能源消耗；减缓坯料表面温度的降低，提高了材料的塑性。与现采用的钻孔冷轧方法相比，材料可节约10％以上，效率可提高100％以上，成本降低50％以上。
附图说明：
图1为挤压坯料和凹模结构图。；
图2为凹模自耗式润滑挤压专用装置的结构剖示图。
具体实施方式：
所用装置由1挤压轴，2挤压筒，3挤压垫，4石墨垫，5挤压针，6坯料，7玻璃垫，8平凹模，9下底板等组成。玻璃凹模与平凹模构成组合凹模，平凹模的工作表面由凹模口处的圆弧过度和定径带组成，玻璃凹模工作表面为锥形表面。挤压成形时，先将平凹模放入挤压筒，其次放入玻璃凹模，再次放入包有不锈钢套的坯料，然后放入石墨垫和挤压垫就可以施加压力，挤压过程开始，直至挤压结束。
实施例1、2、3
高温合金(In718)凹模自耗式润滑挤压时，取下列参数成功挤压出合格管材。
高温合金(In718)凹模自耗式润滑挤压工艺参数
| 变形温度/℃ | 模具预热温度/℃ | 挤压比 | 挤压速度mm/s | 坯料尺寸 | 凹模形状 |
| 1120 | 350 | 4 | 60 | φ85 | 平凹模+锥形玻璃凹模 |
| 1120 | 400 | 6.1 | 80 | φ75 | 平凹模+锥形玻璃凹模 |
| 1120 | 450 | 8 | 100 | φ60 | 平凹模+锥形玻璃凹模 |
Claims (6)
1、一种凹模自耗式润滑挤压方法，其特征在于：在挤压过程中，高温合金挤压坯料与凹模不接触，中间用锥形自耗式凹模隔离。
2、按权利要求2所述凹模自耗式润滑挤压方法，其特征在于挤压时将锥形自耗式凹模预热到使用温度后放入挤压筒中平凹模与坯料之间。
3、按权利要求1或2所述凹模自耗式润滑挤压方法，其特征在于：自耗式凹模为玻璃材质。
4、按权利要求1或2所述凹模自耗式润滑挤压方法，其特征在于：挤压坯料外套以玻璃套或不锈钢套。
5、一种专用于权利要求1所述凹模自耗式润滑挤压方法的装置，由挤压轴(1)、挤压筒(2)、挤压垫(3)、石墨垫(4)、挤压针(5)、凹模、下底板(9)组成，其特征在于：所述凹模由玻璃垫(7)、平凹模(8)组合而成。
6、按照权利要求4所述装置，其特征在于：所述玻璃垫(7)工作表面为锥形表面，平凹模(8)的工作表面由凹模口处的圆弧过度和定径带组成。
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