專利名稱：一種保溫?zé)釘D壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料的熱加工技術(shù)，具體提供了一種特別適用于黑色金屬、高溫合金及變形抗力較的合金的保溫?zé)釘D壓方法。
目前，黑色金屬或高溫合金材料的熱擠壓工藝一般是，將坯料先在低溫預(yù)熱，然后在表面涂上玻璃粉，再將坯料放入高溫爐中加熱到擠壓溫度保溫一段時(shí)間(時(shí)間長(zhǎng)短根據(jù)坯料壁厚，材質(zhì)類型來確定)，此時(shí)高溫潤(rùn)滑用的玻璃粉溶化并均勻分布于坯料表面，將加熱的熱坯料快速放入擠壓筒中立即加壓。在此過程中，移動(dòng)熱擠壓坯料速度稍慢或者加壓稍慢，都會(huì)引起溫度的下降，就會(huì)導(dǎo)致擠壓失敗。熱擠壓時(shí)坯料直接與較冷的擠壓筒接觸，這是坯料溫降較大的主要原因。為了盡量減小擠壓坯溫度下降就必須縮短坯料放入和開始擠壓的時(shí)間，提高擠壓速度。
另外，溫度較低的擠壓筒使坯料表面的玻璃潤(rùn)滑劑流動(dòng)性下降，粘度增加，從而增加了擠壓筒與坯料之間的摩擦。摩擦力增加對(duì)熱擠壓的影響是使總的擠壓力增加(因?yàn)槟Σ亮ο目倲D壓力高達(dá)30％～40％)；摩擦熱使坯料升溫，使擠壓過程中坯料各部位溫度不一致，致使尺寸不均勻，精度下降；因摩擦作用坯料表層金屬發(fā)生激烈的剪切變形，熱處理后形成粗大的晶粒層；因摩擦作用使金屬流動(dòng)不均勻，熱擠壓坯料的中心部位材料流動(dòng)較邊部快，易使表面產(chǎn)生裂紋。同時(shí)由于玻璃潤(rùn)滑劑的硬化造成擠壓時(shí)坯料表面的劃傷。加熱擠壓筒可以緩解坯料的溫降但會(huì)導(dǎo)致擠壓筒強(qiáng)度下降，擠壓筒的壽命也急劇減小，受材料的限制，提高擠壓筒的高溫性能十分困難。
本發(fā)明保溫?zé)釘D壓方法適用于各種金屬材料的熱擠壓，特別適用于黑色金屬、高溫合金及變形抗力較大的合金。
本發(fā)明保溫?zé)釘D壓方法中，可以首先將坯料與移動(dòng)擠壓筒低溫預(yù)熱后，在坯料的表面涂以潤(rùn)滑劑，再加熱到熱擠壓溫度，潤(rùn)滑劑首選為玻璃粉。在移動(dòng)擠壓筒與固定擠壓筒之間宜采用一般的高溫液體或固體潤(rùn)滑劑。
本發(fā)明保溫?zé)釘D壓方法中，所述坯料與移動(dòng)擠壓筒可以套在一起共同加熱到熱擠壓溫度，也可以分別加熱到熱擠壓溫度。
另外，根據(jù)具體的熱擠壓工藝，本發(fā)明保溫?zé)釘D壓方法中所述固定擠壓筒可預(yù)熱或不預(yù)熱。
本發(fā)明還提供了專用于上述保溫?zé)釘D壓方法的擠壓筒，其特征在于擠壓筒被分為固定擠壓筒和移動(dòng)擠壓筒兩個(gè)部分；固定擠壓筒與傳統(tǒng)擠壓筒相同，是擠壓筒的主體，固定在擠壓模具上；移動(dòng)擠壓筒的內(nèi)表面與待熱擠壓的坯料配合，外部與固定擠壓筒配合。
本發(fā)明保溫?zé)釘D壓方法的技術(shù)關(guān)鍵是將擠壓筒分為固定的和移動(dòng)的兩部分，使傳熱邊界與摩擦邊界分離。高溫的移動(dòng)擠壓筒保證了坯料在熱擠壓過程中可一直保持在高溫狀態(tài)，可以充分發(fā)揮坯料高溫時(shí)的塑性，而且還保證了玻璃潤(rùn)滑劑在熱擠壓過程中流動(dòng)性不降低，這樣就可大大減小擠壓過程中的摩擦力，玻璃潤(rùn)滑劑效率的充分發(fā)揮使坯料熱擠壓時(shí)的擠壓力降低。
與現(xiàn)有的熱擠壓方法相比，采用本發(fā)明的熱擠壓方式，可以充分利用熱擠壓坯料的高溫塑性，熱擠壓坯料的溫度不下降或下降很小，因此可以降低熱擠壓時(shí)的擠壓速度，而放慢擠壓速度可以使坯料有充分的時(shí)間發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，擠壓后的坯料性能得到很大的提高。固定擠壓筒不與高溫?zé)釘D壓坯料直接接觸，熱擠壓過程中也不參與高溫摩擦，這樣也大大提高了固定擠壓模的使用壽命。由于移動(dòng)擠壓筒是與坯料配合的，因此即使某一移動(dòng)擠壓筒損壞也不會(huì)影響其它坯料的擠壓，移動(dòng)擠壓筒的維修及更換非常方便。
移動(dòng)擠壓筒12可根據(jù)所擠壓的合金的種類及形狀選材。移動(dòng)擠壓筒12的內(nèi)表面與待熱擠壓的坯料3配合，外部與固定擠壓筒11配合。移動(dòng)擠壓筒12與固定擠壓筒11之間由于不是主要的摩擦邊界，可以采用一般的高溫液體或固體潤(rùn)滑，而坯料3與移動(dòng)擠壓筒12之間仍采用玻璃潤(rùn)滑。
具體熱擠壓工藝過程為坯料3與移動(dòng)擠壓筒12經(jīng)低溫預(yù)熱后，在坯料3的表面涂上玻璃粉，移動(dòng)擠壓筒12與熱擠壓坯料3都加熱到熱擠壓溫度，保溫相應(yīng)的時(shí)間，然后將移動(dòng)擠壓筒12與坯料3一同裝入固定擠壓筒11中加壓，熱擠壓時(shí)只在坯料3上加載，使其受力變形，而移動(dòng)擠壓筒12不被加載，且被固定擠壓筒11約束，因此移動(dòng)擠壓筒12不變形或變形很小，擠壓完畢后，退出移動(dòng)擠壓筒12進(jìn)入下一熱擠壓循環(huán)。
實(shí)施例1熱擠壓圓形1Cr18Ni9Ti不銹棒材固定擠壓筒和移動(dòng)擠壓筒材料為熱作模具鋼，兩擠壓筒的配合錐度為1°。熱擠壓坯料的尺寸為φ82×260mm，將熱擠壓坯料在300℃預(yù)熱，在坯料的外表面涂上玻璃粉后與移動(dòng)擠壓筒裝配到一起放入高溫爐中加熱到1140℃，保溫40分鐘后，裝入固定擠壓筒擠壓，擠壓時(shí)只在坯料上加載。擠壓前在固定擠壓筒內(nèi)壁上噴涂石墨潤(rùn)滑劑。擠壓速度為30mm/s。擠壓結(jié)束后從上部退出移動(dòng)擠壓筒與下一個(gè)涂完玻璃粉的坯料裝配放入高溫爐中加熱。擠壓后的坯料直接淬入水中，坯料直徑為φ40mm，擠壓后的坯料表面光潔。
實(shí)施例2熱擠壓圓形Inconel 690高溫合金棒材熱擠壓工具與實(shí)施例1相同。熱擠壓坯料的尺寸為φ82×260mm，將熱擠壓坯料在300℃預(yù)熱，在坯料的外表面涂上玻璃粉后加熱到1140℃，保溫50分鐘后，與加熱到同一溫度的移動(dòng)擠壓筒裝配，裝入固定擠壓筒擠壓。擠壓前在固定擠壓筒上噴涂石墨潤(rùn)滑劑。擠壓速度為40mm/s。擠壓后的坯料直接淬入水中，坯料直徑為φ36mm，擠壓后的坯料表面光潔。
實(shí)例3熱擠壓不銹鋼和高溫合金管材擠壓筒與例1、例2相同，熱擠壓坯料的外徑和長(zhǎng)度為φ82×260mm，內(nèi)徑為φ25mm，熱擠壓使用φ24的擠壓針。將坯料與移動(dòng)擠壓筒分別在300℃預(yù)熱，在坯料的外表面和內(nèi)表面涂上玻璃粉后與移動(dòng)擠壓筒裝配到一起放入高溫爐中加熱到1140℃，保溫40分鐘后擠壓。擠壓前在固定擠壓筒上噴涂石墨潤(rùn)滑劑。擠壓速度為30mm/s。熱擠壓出的管材外徑為φ36mm，內(nèi)徑為φ24mm。成功擠壓出1Cr25Ni20Si2不銹鋼管材、Inconel 690合金管材和Inconel 718合金管材。
實(shí)例4熱擠壓鋁合金管材擠壓筒與例1、例2相同，熱擠壓坯料的外徑和長(zhǎng)度為φ84×200mm，內(nèi)徑為φ27mm，熱擠壓使用φ27的擠壓針。將坯料與移動(dòng)擠壓筒分別在180℃預(yù)熱，在坯料的外表面和內(nèi)表面涂上油質(zhì)石墨后與移動(dòng)擠壓筒裝配到一起放入加熱爐中加熱到420℃，保溫40分鐘后擠壓。擠壓前在固定擠壓筒上噴涂石墨潤(rùn)滑劑。擠壓速度為10mm/s。熱擠壓出的管材外徑為φ40mm，內(nèi)徑為φ27mm。成功擠壓出LF5鋁合金管材。
權(quán)利要求
1.一種保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于采用分體式的擠壓筒，熱擠壓工藝過程為坯料與移動(dòng)擠壓筒都加熱到熱擠壓溫度，一同裝入固定擠壓筒中，僅在坯料上加載，擠壓完畢后，退出移動(dòng)擠壓筒進(jìn)入下一熱擠壓循環(huán)。
2.按照權(quán)利要求1所述保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于所述坯料為黑色金屬、高溫合金及變形抗力較大的合金。
3.按照權(quán)利要求1或2所述保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于首先將坯料與移動(dòng)擠壓筒低溫預(yù)熱后，在坯料的表面涂以潤(rùn)滑劑，再加熱到熱擠壓溫度。
4.按照權(quán)利要求3所述保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為玻璃粉。
5.按照權(quán)利要求3所述保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于所述移動(dòng)擠壓筒與固定擠壓筒之間采用一般的高溫液體或固體潤(rùn)滑劑。
6.按照權(quán)利要求1所述保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于所述坯料與移動(dòng)擠壓筒套在一起共同加熱到熱擠壓溫度。
7.按照權(quán)利要求1所述保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于先對(duì)固定擠壓筒進(jìn)行預(yù)熱。
8.一種專用于權(quán)利要求1所述保溫?zé)釘D壓方法的擠壓筒，其特征在于擠壓筒被分為固定擠壓筒和移動(dòng)擠壓筒兩個(gè)部分；固定擠壓筒與傳統(tǒng)擠壓筒相同，是擠壓筒的主體，固定在擠壓模具上；移動(dòng)擠壓筒的內(nèi)表面與待熱擠壓的坯料配合，外部與固定擠壓筒配合。
全文摘要
一種保溫?zé)釘D壓方法，其特征在于采用分體式的擠壓筒，熱擠壓工藝過程為坯料與移動(dòng)擠壓筒都加熱到熱擠壓溫度，一同裝入固定擠壓筒中，僅在坯料上加載，擠壓完畢后，退出移動(dòng)擠壓筒進(jìn)入下一熱擠壓循環(huán)。本發(fā)明可以充分利用熱擠壓坯料的高溫塑性，熱擠壓坯料的溫度不下降或下降很小，因此可以降低熱擠壓時(shí)的擠壓速度，而放慢擠壓速度可以使坯料有充分的時(shí)間發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，擠壓后的坯料性能得到很大的提高。固定擠壓筒不與高溫?zé)釘D壓坯料直接接觸，熱擠壓過程中也不參與高溫摩擦，這樣也大大提高了固定擠壓模的使用壽命。由于移動(dòng)擠壓筒是與坯料配合的，因此即使某一移動(dòng)擠壓筒損壞也不會(huì)影響其它坯料的擠壓，移動(dòng)擠壓筒的維修及更換非常方便。
文檔編號(hào)B21C29/00GK1425513SQ01138800
公開日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者蘇國(guó)躍, 毛萍莉, 孔凡亞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所