專利名稱：一種合金管材熱擠壓方法和擠壓模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管材熱擠壓技術(shù)，特別涉及一種合金管材熱擠壓方法和擠壓模具。
背景技術(shù)：
高溫合金材料具有高溫下抗氧化、抗腐蝕和抗壓性能好等優(yōu)點(diǎn)，尤其是鎳基高溫合金管材，使用溫度高達(dá)700℃以上，廣泛應(yīng)用于航空、航天飛行器、發(fā)電、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、石油化工等工業(yè)領(lǐng)城。但是，鎳基高溫合金管材在加工成形時(shí)，還存在的主要技術(shù)問題有(1)由于材料強(qiáng)度高，材料流動(dòng)性差，因此在采用普通錐形凹模結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑方法熱擠壓成形管材時(shí)，由于擠壓的工藝性較差，管坯裂紋嚴(yán)重，成形困難，生產(chǎn)廢品率高；(2)鎳基高溫合金的熱擠壓變形溫度范圍窄，目前還沒有一個(gè)合理有效的熱擠壓溫度范圍，熱擠壓成形工藝參數(shù)也存在很多不足；(3)如果采用鉆孔冷軋方法，則存在生產(chǎn)率低、材料浪費(fèi)大等問題。因此，在擠壓過(guò)程中如何選擇一個(gè)合理有效的熱擠壓成形工藝參數(shù)和工藝方法，提高塑性變形性能、成本低和提高產(chǎn)品質(zhì)量是急需解決的主要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有合金管材在熱擠壓成形過(guò)程中存在的技術(shù)問題，改進(jìn)擠壓坯料加熱溫度、模具預(yù)熱溫度、擠壓速度等工藝參數(shù)和工藝方法，提供一種生產(chǎn)效率高、成本低和產(chǎn)品質(zhì)量好的合金管材熱擠壓方法和擠壓模具。
本發(fā)明合金管材熱擠壓模具，包括擠壓軸、擠壓筒、擠壓墊、石墨墊、擠壓桿、玻璃墊、凹模、底板、擠壓筒座、固定座，擠壓筒設(shè)置在擠壓筒座內(nèi)，并通過(guò)壓板固定在底板上，凹模設(shè)置在擠壓筒內(nèi)的下端，并固定在底板上的凹槽內(nèi)，底板通過(guò)螺栓固定在擠壓機(jī)的底座上，凹模的上面依次設(shè)置有玻璃墊、擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊，擠壓桿設(shè)置在玻璃墊、擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊的孔內(nèi)，并固定在擠壓軸上，擠壓軸通過(guò)固定座固定在擠壓機(jī)的擠壓頭下面，所述凹模的工作表面為錐形、定徑口處為圓弧過(guò)度，圓弧R3.5～R5，所述凹模和玻璃墊的工作表面為圓錐形，圓錐角為35°≤θ≥45°。
本發(fā)明的合金管材熱擠壓方法，擠壓工藝步驟是(1)預(yù)熱模具模具預(yù)熱溫度為350～580℃；(2)涂覆潤(rùn)滑劑將擠壓坯料、擠壓筒加熱到100～150℃，在加熱坯料的表面涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑；在加熱擠壓筒的內(nèi)表面涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑；(3)加熱擠壓坯料把涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑的擠壓坯料平放在罩式爐內(nèi)，通入含氧量＜0.2％，露點(diǎn)為-60℃的N2保護(hù)氣，密封后升溫至680～860℃后，再以升溫速度＜30℃/h加熱至1050～1160℃；(4)擠壓成形先將加熱的玻璃墊裝在凹模的上面，再依次將擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊裝在擠壓筒內(nèi)，然后開始擠壓，擠壓速度為60～100mm/s，最佳擠壓速度為75～92mm/s，擠壓比為4.5～13.5，坯料擠壓溫度為1050～1160℃，最佳坯料擠壓溫度為1080～1140℃；(5)退火將熱擠壓成形的管坯放入冷水中冷卻至室溫，消除內(nèi)表面晶粒分布不均勻的薄層；(6)清理擠壓管坯把擠壓后的管坯內(nèi)孔和外表面清理干凈，有利于后續(xù)工序冷軋時(shí)提高表面質(zhì)量。
本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高、成本低和產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，擠壓凹模壽命提高100％以上，生產(chǎn)效率提高200％以上，成本降低55％以上，能滿足鎳基合金管材熱擠壓成形大批生產(chǎn)的需要。


圖1為合金管材熱擠壓模具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1擠壓軸、2擠壓筒、3擠壓墊、4石墨墊、5擠壓桿、6擠壓坯料、7玻璃墊、8凹模、9底板、10壓板、11擠壓筒座、12固定座。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明合金管材熱擠壓模具的結(jié)構(gòu)和擠壓方法。
如圖1所示，一種合金管材熱擠壓方法和擠壓模具，包括擠壓軸1、擠壓筒2、擠壓墊3、石墨墊4、擠壓桿5、擠壓坯料6、玻璃墊7，凹模8、底板9、壓板10、擠壓筒座11、固定座12。擠壓筒2設(shè)置在擠壓筒座11內(nèi)，并通過(guò)壓板10用螺釘固定在底板9上，凹模8設(shè)置在擠壓筒2內(nèi)的下端，并固定在底板9上的凹槽內(nèi)，底板9通過(guò)螺栓固定在擠壓機(jī)的底座上，在凹模8的上面再放上加熱的玻璃墊7，再裝上加熱的擠壓坯料6，然后放上石墨墊4和擠壓墊3，擠壓桿5安裝在玻璃墊7、擠壓坯料6、石墨墊4、擠壓墊3的孔內(nèi)，并固定在擠壓軸1上，擠壓軸1通過(guò)固定座12固定在擠壓機(jī)的擠壓頭下面。擠壓時(shí)，擠壓機(jī)的擠壓頭向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)擠壓軸1、擠壓墊3、石墨墊4在擠壓筒2內(nèi)擠壓坯料6，完成擠壓成形過(guò)程。
由于采用凹模的工作表面為錐形、定徑口處為圓弧過(guò)度，其圓弧R3.5～R5，凹模和玻璃墊的工作表面為圓錐形，圓錐角為35°≤θ≥45°。因此，在擠壓坯料表面上容易附著一層玻璃薄膜，從而保溫效果好，擠壓坯料流動(dòng)性合理，擠壓力低，顯著提高了管材表面質(zhì)量，使擠壓坯料順利完成擠壓成形過(guò)程。
一種鎳基合金管材熱擠壓方法，以擠壓坯料尺寸外徑D＝85mm、內(nèi)徑D＝22mm、高度L＝200mm，其擠壓工藝步驟是(1)預(yù)熱模具模具預(yù)熱溫度為450℃(2)涂覆潤(rùn)滑劑將擠壓坯料、擠壓筒加熱到150℃，在加熱坯料的表面涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑；在加熱擠壓筒的內(nèi)表面涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑；(3)加熱擠壓坯料把擠壓坯料平放在罩式爐內(nèi)，通入含氧量＜0.2％，露點(diǎn)為-60℃的N2保護(hù)氣，密封后升溫至750℃后，再以升溫速度＜30℃/h加熱至1150℃；(4)擠壓成形先將加熱的玻璃墊裝在凹模的上面，再依次將擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊裝在擠壓筒內(nèi)，然后開始擠壓，擠壓速度為85mm/s，擠壓比為9.5，坯料擠壓溫度為1120℃；(5)退火將熱擠壓成形的管坯放入冷水中冷卻至室溫，消除內(nèi)表面晶粒分布不均勻的薄層；(6)清理擠壓管坯把擠壓后的管坯內(nèi)孔和外表面清理干凈，有利于后續(xù)工序冷軋時(shí)提高表面質(zhì)量。
本發(fā)明由于采用合理的熱擠壓工藝方法，和改進(jìn)了凹模和玻璃墊組合熱擠壓模具傳結(jié)構(gòu)，顯著提高了管材熱擠壓成形時(shí)材料流動(dòng)性和成形效果。
權(quán)利要求
1.一種合金管材熱擠壓方法，其特征是，管材熱擠壓工藝步驟為(1)預(yù)熱模具模具預(yù)熱溫度350～580℃；(2)涂覆潤(rùn)滑劑將擠壓坯料、擠壓筒加熱到100～150℃，在加熱坯料的表面涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑；在加熱擠壓筒的內(nèi)表面涂覆玻璃粉狀潤(rùn)滑劑；(3)加熱擠壓坯料把擠壓坯料平放在罩式爐內(nèi)，通入含氧量＜0.2％，露點(diǎn)為-60℃的N2保護(hù)氣，密封后升溫至680～820℃后，再以升溫速度＜30℃/h加熱至1060～1150℃；(4)擠壓成形先將加熱的玻璃墊裝在凹模的上面，再依次將擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊裝在擠壓筒內(nèi)，然后開始擠壓，擠壓速度為60～100mm/s，擠壓比為4.5～13.5；(5)退火將熱擠壓成形的管坯放入冷水中冷卻至室溫，消除內(nèi)表面晶粒分布不均勻的薄層；(6)清理擠壓管坯把擠壓后的管坯內(nèi)孔和外表面清理干凈，有利于后續(xù)的冷軋成形。
2.如權(quán)利要求1所述的一種合金管材熱擠壓方法，其特征是，所述擠壓成形的最佳坯料溫度為1080～1120℃。
3.如權(quán)利要求1所述的一種合金管材熱擠壓方法，其特征是，所述擠壓成形的最佳擠壓速度為75～92mm/s。
4.一種合金管材熱擠壓模具，包括擠壓軸、擠壓筒、擠壓桿、擠壓筒座，擠壓筒設(shè)置在擠壓筒座內(nèi)，并通過(guò)壓板固定在底板上，凹模設(shè)置在擠壓筒內(nèi)的下端，并固定在底板上的凹槽內(nèi)，底板通過(guò)螺栓固定在擠壓機(jī)的底座上，凹模的上面依次設(shè)置有玻璃墊、擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊，擠壓桿設(shè)置在玻璃墊、擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊的孔內(nèi)，并固定在擠壓軸上，擠壓軸通過(guò)固定座固定在擠壓機(jī)的擠壓頭下面，其特征是，所述凹模的工作表面為錐形、定徑口處為圓弧過(guò)度，圓弧R3.5～R5，凹模和玻璃墊的工作表面為圓錐形，圓錐角為35°≤θ≥45°。
全文摘要
一種合金管材熱擠壓方法和擠壓模具，擠壓筒設(shè)置在擠壓筒座內(nèi)，并通過(guò)壓板固定在底板上，凹模設(shè)置在擠壓筒內(nèi)的下端，并固定在底板上的凹槽內(nèi)，底板通過(guò)螺栓固定在擠壓機(jī)的底座上，擠壓桿設(shè)置在玻璃墊、擠壓坯料、石墨墊、擠壓墊內(nèi)，并固定在擠壓軸上，擠壓軸通過(guò)固定座固定在擠壓機(jī)的擠壓頭下面，擠壓工藝步驟是(1)預(yù)熱模具；(2)涂覆潤(rùn)滑劑；(3)加熱坯料；(4)擠壓成形；(5)退火；(6)清理擠壓管坯，本發(fā)明具有具有生產(chǎn)效率高、成本低和產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，擠壓凹模壽命提高100％以上，生產(chǎn)效率提高200％以上，成本降低55％以上，能滿足鎳基合金管材熱擠壓成形大批生產(chǎn)的需要。
文檔編號(hào)B21C25/00GK1824402SQ20061004614
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者王忠堂, 張士宏 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)理工大學(xué)