一种镍基高温合金管材的加工方法技术

本发明专利技术属于航空用流体管材加工技术领域，涉及一种镍基高温合金管材的加工方法。该加工包括：对棒材进行冷加工：外表面车光，内表面采用钻孔+镗孔车削的方式得到管坯，管坯经过退火后即进入到冷轧工序；经过多道次冷轧

【技术实现步骤摘要】
一种镍基高温合金管材的加工方法


[0001]本专利技术属于航空用流体管材加工
，涉及一种镍基高温合金管材的加工方法。
技术背景
[0002]GH3625合金管材是以Mo、Nb为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金，具有优良的耐腐蚀和抗氧化性能，可在600
‑
1100℃甚至更高的氧化和燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，能长期可靠地工作，主要用于航空发动机的热端部件。其加工方法是将棒材表面加工后，使用加热炉进行加热，通过热穿孔或热挤压的方式得到管坯，采用酸洗的方式去除表面氧化皮后进入到冷加工工序。通过冷加工可以直接加工至成品规格管材，冷加工道次间使用去应力退火的热处理方式去除加工应力，并在工序间进行除油清洗，防止管材在冷加工及热处理后产生缺陷，最终成品通过固溶热处理的方式保证管材相关性能指标。
[0003]此加工方法的优点是料损较少，但为满足热加工较窄的温度窗口需要，锭坯和挤压管尺寸都不能小，难于穿孔或挤压小直径的管坯，同时用大直径管坯制作小直径管材，中间的变形、热处理道次极多，加工成本大大增加。同时此材料的再结晶退火对变形量比较敏感，要求合理控制道次冷变形量；材料强度高，加工硬化剧烈，变形抗力大，极易发生粘模等问题，轧制时需要降低变形速度以减小冲击和发热，拔制时需要采用高性能工模具、特殊润滑剂及润滑措施；对薄壁管材，为保证管材精度和表面质量，还需要严格控制模具尺寸精度，采取措施保证设备、管材的对中性，甚至附加超声振动等措施；加上合金元素含量高，热处理时易因表面污染造成渗碳、元素贫化等问题，对热处理前的清洗要求也较高。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：提供了一种镍基高温合金管材的加工工艺，采用本专利技术高温合金管材加工技术，可以低成本地生产出高性能指标的镍基高温合金，极大拓宽航空用高温合金管材的应用范围。
[0005]技术方案：
[0006]一种镍基高温合金管材的加工方法，包括：
[0007]对棒材进行冷加工：外表面车光，内表面采用钻孔+镗孔车削的方式得到管坯，管坯经过退火后即进入到冷轧工序；
[0008]经过多道次冷轧
→
除油清洗
→
热处理
→
矫直
→
抛磨加工工序后加工至成品规格，经固溶热处理保证成品管材技术指标。
[0009]加工工序中冷轧累计道次间变形量不超过55％。
[0010]加工工序中热处理采用900
‑
1100℃，保温20
‑
40min。
[0011]管材矫直加工使用尼龙材质矫直辊。
[0012]管材矫直加工工序采取6辊矫直机.
[0013]辊径D选定40
‑
50mm，矫直速度选定1.5
‑
3m/min。
[0014]固溶热处理采用真空热处理，热处理温度选择950
‑
1100℃，热处理后管材表面光亮。
[0015]冷轧润滑油采用氯化石蜡。
[0016]有益效果：本专利技术制管坯使用机加工的方式，可降低热穿孔、热挤压后管材进行酸洗、热处理及晃管到管坯过程的加工成本，同时可降低整体生产周期。
附图说明
[0017]图1为管材加工流程图。
具体实施方式
[0018]一种镍基高温合金管材加工工艺流程，包括棒材加工方法、冷轧过程工艺方法、除油清洗工艺方法、固溶热处理工艺方法。
[0019]棒料采用机加工的方式，外表面车光，内表面采用钻孔+镗孔车削的方式得到管坯，管坯经过退火后即进入到冷轧工序。经过多道次(冷轧
→
除油清洗
→
热处理)工序后加工至成品规格，经固溶热处理后得到成品管材。
[0020]棒材采取机加工的方式得到管坯，大大降低了生产成本。热穿孔、热挤压等方式加工的管坯，需进行酸洗去除表面氧化皮，同时需要多道次加工才能得到合适尺寸的坯料规格，加工成本高、周期长，通过机加工的方式制管坯，虽然料损较大，但是整体成本及周期均低于通过热穿孔、热挤压等方式加工管坯所需成本。
[0021]冷加工累计道次间变形量不超过55％，此材料的再结晶退火对变形量比较敏感，因此在设计冷轧变形量时，道次间变形量不超过55％，经过工艺试验验证，加工过程管材表面质量良好，热处理后材料组织均匀。
[0022]中间道次热处理温度采用900
‑
1100℃，保温20
‑
40min，以此热处理工艺参数，管材在热处理后晶粒无长大现象，保证管材组织均匀。
[0023]管材矫直加工使用尼龙材质矫直辊代替钢制矫直辊，薄壁管材的截面刚度低，在矫直时会发生显著的截面扁化，因此为达到矫直效果，就需要比厚壁管更大的反弯量，这样极易出现管径变化、辊肩划伤管材表面、矫后残留较大残余应力等问题。使用尼龙材质矫直辊在满足管材矫直要求的同时避免对管材表面及尺寸造成影响。
[0024]固溶热处理采用真空热处理，热处理温度选择950
‑
1100℃，热处理后管材表面光亮。
[0025]冷轧工模具设计方案，轧辊、芯棒均采用高强韧性冷作模具钢加工制作，对比普通GCr15等传统材料制作的工模具，表面硬度更高，冷轧管材表面质量好。
[0026]1.GH3625合金棒材机加工工艺
[0027]将Φ60mm棒材加工成Φ59
×
11mm管坯,外径公差控制在0.1mm以内,壁厚公差控制在0.08mm以内，外表面粗糙度要求Ra1.6,内表面粗糙度要求Ra0.2,加工后管坯同轴度要求不超过0.16mm,内孔不允许有接刀痕、退刀痕等缺陷。
[0028]2.管材连续冷加工
[0029]用LG60两辊轧机对坯料进行轧制，润滑油使用嘉实多TDN81，管材由Φ59
×
11轧制成Φ47
×
8.2，变形量为39.7％，轧制速度为0.6m/min，轧制后使用水基清洗剂去除润滑油，
清洗剂加热温度为70
±
5℃，采用超声波振动的方式，超声时间8
‑
10min，去除管材表面润滑剂，使用真空气淬炉进行热处理，热处理温度为990℃，保温30min，气冷，经过真空热处理管材无须进行酸洗，可直接进入下道次冷轧，上述过程经过数道次循环后，得到符合成品尺寸规格的GH3625合金管材。
[0030]3.管材辊式矫直
[0031]热处理后管材可能出现弯曲，使用6辊矫直机对管材进行矫直处理，连续冷轧过程矫直加工精度控制在0.2mm/m以内，矫直辊采用尼龙材质，矫直速度1.5
‑
3m/min，单支管材采取正反两个方向矫直方式。
[0032]4.管材热处理
[0033]最终成品固溶热处理使用真空气淬炉，固溶温度1020
‑
1100℃，保温25
‑
30min，气冷，热处理温度精确在
±
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金管材的加工方法，其特征在于，包括：对棒材进行冷加工：外表面车光，内表面采用钻孔+镗孔车削的方式得到管坯，管坯经过退火后即进入到冷轧工序；经过多道次冷轧
→
除油清洗
→
热处理
→
矫直
→
抛磨加工工序后加工至成品规格，经固溶热处理保证成品管材技术指标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加工工序中冷轧累计道次间变形量不超过55％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加工工序中热处理采用900
‑
1100℃，保温20<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：