CN1686627A - 镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，工艺步骤：一、加工镍钛基形状记忆合金管坯和芯棒；二、加热管坯、芯棒和模具到200℃±10℃，表面喷涂润滑剂，将芯棒插入管坯中制成管坯与芯棒组合体，对组合体端部打头减径；三、将管坯与芯棒组合体整体加热到700℃±20℃；四、加热模具到350℃±10℃；五、将管坯与芯棒组合体置于模具内，进行温拔；六、在管坯与芯棒组合体不拆开，但需对芯棒外表面喷涂润滑剂的前提下，重复步骤二、三、四、五，对管坯与芯棒组合体进行多道次重复温拔；步骤七、最后一道温拔结束后，切除管坯与芯棒组合体尾部管坯以露出芯棒，再次加热组合体到800℃～850℃；八、塑性拉伸芯棒，使其减径并从管坯中取出。本发明省工省时、生产成本较低。

Description

镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法
技术领域：
本发明涉及一种管材成型方法，尤其是涉及一种镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法。属管材加工技术领域。
背景技术：
镍钛基形状记忆合金管材在紧固件、连接件和医疗等领域都有广泛的用途。镍钛基形状记忆合金无缝管材是一种难加工型材。几十年来，镍钛基形状记忆合金管材塑性成型问题，一直是国内外塑性加工工程领域研究的难点和热点之一。其产品在液压管接头、在医学界各类导管、各类血管支架、微型侦察飞机、昆虫机械人等微型武器和装备中做连接件、运载连接等方面都有重要的应用。在本发明做作出以前，国内常规的镍钛基形状记忆合金管材的加工方法有采用多道次冷轧加中间真空退火工艺。因冷轧每次变形量很小，冷轧道次就多；真空退火费用高，时间长。因此该工艺费工费时，占用设备时间长，生产成本高。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种省工省时、生产成本较低的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法。
本发明的目的是这样实现的：一种镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于其具体工艺步骤为：
步骤一、通过挤压开坯或机械加工镍钛基形状记忆合金管坯和芯棒。
步骤二、先加热管坯、芯棒和模具到200℃±10℃，分别对管坯、芯棒外表面和模具内表面喷涂润滑剂，然后再将芯棒插入管坯中制成管坯与芯棒组合体，芯棒尾端要稍露出管坯，使组合体尾端不会空拉；对管坯与芯棒组合体端部打头减径，使其可以插入拉拔模具模芯。如管坯、芯棒和模具加热温度高于210℃，管坯、芯棒和模具表面的润滑剂不光滑，不利于以后的拉拔，低于190℃，润滑剂粘不到管坯、芯棒和模具表面。
步骤三、将管坯与芯棒组合体整体加热到700℃±20℃。加热温度高于720℃，会造成WC模具拉伤，低于680℃，管坯与芯棒组合体塑性差，变形抗力高，需拉拔力大，有可能拉断管坯或拉坏模具。
步骤四、加热模具到350℃±10℃，保温1小时±5分钟，对模具进行预热。此处如加热温度高于360℃，模具强度低，不利于后道拉拔，加热温度低于340℃，管坯与芯棒组合体温度大幅度降低，也不利于后道拉拔。
步骤五、将管坯与芯棒组合体置于模具内，进行温拔管坯与芯棒的组合体。
步骤六、在管坯与芯棒组合体不拆开，但需对芯棒外表面喷涂润滑剂的前提下，重复步骤二、三、四、五，对管坯与芯棒组合体进行多道次重复温拔。
步骤七、最后一道温拔结束后，切除管坯与芯棒组合体的尾部管坯以露出芯棒，再次加热管坯与芯棒组合体到800℃～850℃。高于900℃组合体会氧化，低于700℃组合体塑性低，变形抗力小。
步骤八、塑性拉伸芯棒，使其减径并从管坯中取出。
本发明镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，步骤一所述的镍钛基形状记忆合金管坯与芯棒的外径比为1.4～2.0。如外径比大于1.4～2.0，则拉出的管材壁厚太厚，如外径比小于1.4～2.0，则拉出的管材壁厚太薄。
本发明镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，步骤二所述的管坯外表面以及模具内表面喷涂石墨乳润滑剂，芯棒外表面喷涂二层润滑剂，内层是玻璃润滑剂，外层是石墨乳润滑剂。
本发明镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，步骤五所述的温拔组合体管坯的速度为40mm/min～120mm/min。速度高于120mm/min，组合体变形抗力大，晶体滑移面来不及开动，塑性下降，易拔断，速度低于40mm/min，生产效率太低。
本发明镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，步骤六各道次变形量不大于20％。
本发明镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，步骤八所述的塑性拉伸芯棒的拉拔速度为50mm/min～80mm/min。该拉拔速度较慢，脱芯棒要求的变形量小，不宜拨断。
本发明采用套拉成型方法加工镍钛基形状记忆合金管材，温拉每次变形量大，拉拔道次少；不需真空退火，费用少。因此该方法省工省时，占用设备少，生产成本低。适用于细径镍钛基形状记忆合金管材套拉成型。
附图说明：
图1为本发明的套拉成型工艺路线图。
具体实施方式：
实施例1：
一、试验条件：
试验材料成份：管坯采用Ni50.8Ti49.2，芯棒采用Ni49.2Ti50.8；试件尺寸：管坯外径￠20mm，内径￠13mm，芯棒外径￠11mm，芯棒比管坯略长，不然会空拉；各道次拉伸模具规格：
￠18.5mm→￠17.2mm→￠16.0mm→￠14.8mm→￠14.0mm。
模具材料：模芯碳化钨，模套：20#；模具夹具材料：模具钢。模具类似于常规的同型号的拉拔棒或丝的模具。拉拔试验在600KN万能拉压实验机上进行。模具夹具内有耐火保温材料，起减小出炉至拉拔结束温差作用。
二、套拉成型工艺
步骤一、通过挤压开坯或机械加工镍钛基形状记忆合金管坯和芯棒。镍钛基形状记忆合金管坯与芯棒的外径比为1.4～2.0。
步骤二、先加热管坯、芯棒和模具到200℃±10℃，分别对管坯、芯棒外表面和模具内表面喷涂润滑剂，然后再将芯棒插入管坯中制成管坯与芯棒组合体，将管坯与芯棒组合体整体加热到700℃±20℃。其中所述的管坯外表面以及模具内表面喷涂石墨乳润滑剂，芯棒外表面喷涂二层润滑剂，内层是玻璃润滑剂，外层是石墨乳润滑剂。
步骤三、对管坯与芯棒组合体端部打头减径，使其可以插入拉拔模具模芯。
步骤四、加热模具到350℃±10℃，保温1小时±5分钟，对模具进行预热。
步骤五、将管坯与芯棒组合体置于模具内，进行温拔管坯与芯棒组合体。温拔组合体的速度为40mm/min～120mm/min。
步骤六、在管坯与芯棒组合体不拆开也不再对芯棒外表面喷涂润滑剂的前提下，重复步骤二、三、四、五，对管坯与芯棒组合体进行多道次重复温拔。各道次变形量不大于20％。
步骤七、最后一道温拔结束后，切除管坯与芯棒组合体尾部管坯以露出芯棒，再次加热管坯与芯棒组合体到800℃～850℃。
步骤八、塑性拉伸芯棒，使其减径并从管坯中取出。拉伸速度为50mm/min～80mm/min。
具体套拉过程记录见表1：
芯棒 管坯
外径 内径  外径  长度
原始 11.5 11.8  17.1  208.52
第一道￠16 11.5 11.5  15.7  212
第二道￠14.8 11.5 11.5  14.5  234
第三道￠14 11.0 11.0  13.6  259

Claims (8)

1、一种镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于具体工艺步骤为：
步骤一、通过挤压开坯或机械加工镍钛基形状记忆合金管坯和芯棒；
步骤二、先加热管坯、芯棒和模具到200℃±10℃，分别对管坯、芯棒外表面和模具内表面喷涂润滑剂，然后再将芯棒插入管坯中制成管坯与芯棒组合体，对管坯与芯棒组合体端部打头减径；
步骤三、将管坯与芯棒组合体整体加热到700℃±20℃；
步骤四、加热模具到350℃±10℃，保温1小时±5分钟，对模具进行预热；
步骤五、将管坯与芯棒组合体置于模具内，进行温拔管坯与芯棒的组合体；
步骤六、在管坯与芯棒组合体不拆开，但需对芯棒外表面喷涂润滑剂的前提下，重复步骤二、三、四、五，对管坯与芯棒组合体进行多道次重复温拔；
步骤七、最后一道温拔结束后，切除管坯与芯棒组合体尾部管坯以露出芯棒，再次加热管坯与芯棒组合体到800℃～850℃；
步骤八、塑性拉伸芯棒，使其减径并从管坯中取出。
2、根据权利要求1所述的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：步骤一所述的镍钛基形状记忆合金管坯与芯棒的外径比为1.4～2.0。
3、根据权利要求1所述的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：步骤二所述的管坯外表面以及模具内表面喷涂石墨乳润滑剂，芯棒外表面喷涂二层润滑剂，内层是玻璃润滑剂，外层是石墨乳润滑剂。
4、根据权利要求1所述的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：步骤五所述的温拔组合体的速度为40mm/min～120mm/min。
5、根据权利要求1所述的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：步骤六所述的各道次变形量不大于20％。
6、根据权利要求1所述的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：步骤八所述的塑性拉伸芯棒的拉伸速度为50mm/min～80mm/min。
7、根据权利要求所述5的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：各道次拉伸模具规格：
￠18.5mm→￠17.2mm→￠16.0mm→￠14.8mm→￠14.0mm。
8、根据权利要求所述1的镍钛基形状记忆合金管材套拉成型方法，其特征在于：管坯材料采用Ni50.8Ti49.2，芯棒材料采用Ni49.2Ti50.8。
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