一种合金管材热挤压方法和挤压模具技术

一种合金管材热挤压方法和挤压模具，挤压筒设置在挤压筒座内，并通过压板固定在底板上，凹模设置在挤压筒内的下端，并固定在底板上的凹槽内，底板通过螺栓固定在挤压机的底座上，挤压杆设置在玻璃垫、挤压坯料、石墨垫、挤压垫内，并固定在挤压轴上，挤压轴通过固定座固定在挤压机的挤压头下面，挤压工艺步骤是：（１）预热模具；（２）涂覆润滑剂；（３）加热坯料；（４）挤压成形；（５）退火；（６）清理挤压管坯，本发明专利技术具有具有生产效率高、成本低和产品质量好等优点，挤压凹模寿命提高１００％以上，生产效率提高２００％以上，成本降低５５％以上，能满足镍基合金管材热挤压成形大批生产的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于管材热挤压技术，特别涉及一种合金管材热挤压方法和挤压模具。
技术介绍
高温合金材料具有高温下抗氧化、抗腐蚀和抗压性能好等优点，尤其是镍基高温合金管材，使用温度高达700℃以上，广泛应用于航空、航天飞行器、发电、火箭发动机、核反应堆、石油化工等工业领城。但是，镍基高温合金管材在加工成形时，还存在的主要技术问题有(1)由于材料强度高，材料流动性差，因此在采用普通锥形凹模结构和润滑方法热挤压成形管材时，由于挤压的工艺性较差，管坯裂纹严重，成形困难，生产废品率高；(2)镍基高温合金的热挤压变形温度范围窄，目前还没有一个合理有效的热挤压温度范围，热挤压成形工艺参数也存在很多不足；(3)如果采用钻孔冷轧方法，则存在生产率低、材料浪费大等问题。因此，在挤压过程中如何选择一个合理有效的热挤压成形工艺参数和工艺方法，提高塑性变形性能、成本低和提高产品质量是急需解决的主要技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有合金管材在热挤压成形过程中存在的技术问题，改进挤压坯料加热温度、模具预热温度、挤压速度等工艺参数和工艺方法，提供一种生产效率高、成本低和产品质量好的合金管材热挤压方法和挤压模具。本专利技术合金管材热挤压模具，包括挤压轴、挤压筒、挤压垫、石墨垫、挤压杆、玻璃垫、凹模、底板、挤压筒座、固定座，挤压筒设置在挤压筒座内，并通过压板固定在底板上，凹模设置在挤压筒内的下端，并固定在底板上的凹槽内，底板通过螺栓固定在挤压机的底座上，凹模的上面依次设置有玻璃垫、挤压坯料、石墨垫、挤压垫，挤压杆设置在玻璃垫、挤压坯料、石墨垫、挤压垫的孔内，并固定在挤压轴上，挤压轴通过固定座固定在挤压机的挤压头下面，所述凹模的工作表面为锥形、定径口处为圆弧过度，圆弧R3.5～R5，所述凹模和玻璃垫的工作表面为圆锥形，圆锥角为35°≤θ≥45°。本专利技术的合金管材热挤压方法，挤压工艺步骤是(1)预热模具模具预热温度为350～580℃；(2)涂覆润滑剂将挤压坯料、挤压筒加热到100～150℃，在加热坯料的表面涂覆玻璃粉状润滑剂；在加热挤压筒的内表面涂覆玻璃粉状润滑剂；(3)加热挤压坯料把涂覆玻璃粉状润滑剂的挤压坯料平放在罩式炉内，通入含氧量＜0.2％，露点为-60℃的N2保护气，密封后升温至680～860℃后，再以升温速度＜30℃/h加热至1050～1160℃；(4)挤压成形先将加热的玻璃垫装在凹模的上面，再依次将挤压坯料、石墨垫、挤压垫装在挤压筒内，然后开始挤压，挤压速度为60～100mm/s，最佳挤压速度为75～92mm/s，挤压比为4.5～13.5，坯料挤压温度为1050～1160℃，最佳坯料挤压温度为1080～1140℃；(5)退火将热挤压成形的管坯放入冷水中冷却至室温，消除内表面晶粒分布不均匀的薄层；(6)清理挤压管坯把挤压后的管坯内孔和外表面清理干净，有利于后续工序冷轧时提高表面质量。本专利技术具有生产效率高、成本低和产品质量好等优点，挤压凹模寿命提高100％以上，生产效率提高200％以上，成本降低55％以上，能满足镍基合金管材热挤压成形大批生产的需要。附图说明图1为合金管材热挤压模具的结构示意图；图中1挤压轴、2挤压筒、3挤压垫、4石墨垫、5挤压杆、6挤压坯料、7玻璃垫、8凹模、9底板、10压板、11挤压筒座、12固定座。具体实施例方式下面结合实例进一步说明本专利技术合金管材热挤压模具的结构和挤压方法。如图1所示，一种合金管材热挤压方法和挤压模具，包括挤压轴1、挤压筒2、挤压垫3、石墨垫4、挤压杆5、挤压坯料6、玻璃垫7，凹模8、底板9、压板10、挤压筒座11、固定座12。挤压筒2设置在挤压筒座11内，并通过压板10用螺钉固定在底板9上，凹模8设置在挤压筒2内的下端，并固定在底板9上的凹槽内，底板9通过螺栓固定在挤压机的底座上，在凹模8的上面再放上加热的玻璃垫7，再装上加热的挤压坯料6，然后放上石墨垫4和挤压垫3，挤压杆5安装在玻璃垫7、挤压坯料6、石墨垫4、挤压垫3的孔内，并固定在挤压轴1上，挤压轴1通过固定座12固定在挤压机的挤压头下面。挤压时，挤压机的挤压头向下运动，通过挤压轴1、挤压垫3、石墨垫4在挤压筒2内挤压坯料6，完成挤压成形过程。由于采用凹模的工作表面为锥形、定径口处为圆弧过度，其圆弧R3.5～R5，凹模和玻璃垫的工作表面为圆锥形，圆锥角为35°≤θ≥45°。因此，在挤压坯料表面上容易附着一层玻璃薄膜，从而保温效果好，挤压坯料流动性合理，挤压力低，显著提高了管材表面质量，使挤压坯料顺利完成挤压成形过程。一种镍基合金管材热挤压方法，以挤压坯料尺寸外径D＝85mm、内径D＝22mm、高度L＝200mm，其挤压工艺步骤是(1)预热模具模具预热温度为450℃(2)涂覆润滑剂将挤压坯料、挤压筒加热到150℃，在加热坯料的表面涂覆玻璃粉状润滑剂；在加热挤压筒的内表面涂覆玻璃粉状润滑剂；(3)加热挤压坯料把挤压坯料平放在罩式炉内，通入含氧量＜0.2％，露点为-60℃的N2保护气，密封后升温至750℃后，再以升温速度＜30℃/h加热至1150℃；(4)挤压成形先将加热的玻璃垫装在凹模的上面，再依次将挤压坯料、石墨垫、挤压垫装在挤压筒内，然后开始挤压，挤压速度为85mm/s，挤压比为9.5，坯料挤压温度为1120℃；(5)退火将热挤压成形的管坯放入冷水中冷却至室温，消除内表面晶粒分布不均匀的薄层；(6)清理挤压管坯把挤压后的管坯内孔和外表面清理干净，有利于后续工序冷轧时提高表面质量。本专利技术由于采用合理的热挤压工艺方法，和改进了凹模和玻璃垫组合热挤压模具传结构，显著提高了管材热挤压成形时材料流动性和成形效果。权利要求1.一种合金管材热挤压方法，其特征是，管材热挤压工艺步骤为(1)预热模具模具预热温度350～580℃；(2)涂覆润滑剂将挤压坯料、挤压筒加热到100～150℃，在加热坯料的表面涂覆玻璃粉状润滑剂；在加热挤压筒的内表面涂覆玻璃粉状润滑剂；(3)加热挤压坯料把挤压坯料平放在罩式炉内，通入含氧量＜0.2％，露点为-60℃的N2保护气，密封后升温至680～820℃后，再以升温速度＜30℃/h加热至1060～1150℃；(4)挤压成形先将加热的玻璃垫装在凹模的上面，再依次将挤压坯料、石墨垫、挤压垫装在挤压筒内，然后开始挤压，挤压速度为60～100mm/s，挤压比为4.5～13.5；(5)退火将热挤压成形的管坯放入冷水中冷却至室温，消除内表面晶粒分布不均匀的薄层；(6)清理挤压管坯把挤压后的管坯内孔和外表面清理干净，有利于后续的冷轧成形。2.如权利要求1所述的一种合金管材热挤压方法，其特征是，所述挤压成形的最佳坯料温度为1080～1120℃。3.如权利要求1所述的一种合金管材热挤压方法，其特征是，所述挤压成形的最佳挤压速度为75～92mm/s。4.一种合金管材热挤压模具，包括挤压轴、挤压筒、挤压杆、挤压筒座，挤压筒设置在挤压筒座内，并通过压板固定在底板上，凹模设置在挤压筒内的下端，并固定在底板上的凹槽内，底板通过螺栓固定在挤压机的底座上，凹模的上面依次设置有玻璃垫、挤压坯料、石墨垫、挤压垫，挤压杆设置在玻璃垫、挤压坯料、石墨垫、挤压垫的孔内，并固定在挤压轴上，挤压轴通过固定座固定在挤压机的挤压头下面，其特征是，所述凹模的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金管材热挤压方法，其特征是，管材热挤压工艺步骤为：（１）预热模具：模具预热温度３５０～５８０℃；（２）涂覆润滑剂：将挤压坯料、挤压筒加热到１００～１５０℃，在加热坯料的表面涂覆玻璃粉状润滑剂；在加热挤压筒的内表面涂覆玻 璃粉状润滑剂；（３）加热挤压坯料：把挤压坯料平放在罩式炉内，通入含氧量＜０．２％，露点为－６０℃的Ｎ↓［２］保护气，密封后升温至６８０～８２０℃后，再以升温速度＜３０℃／ｈ加热至１０６０～１１５０℃；（４）挤压成形：先将加热 的玻璃垫装在凹模的上面，再依次将挤压坯料、石墨垫、挤压垫装在挤压筒内，然后开始挤压，挤压速度为６０～１００ｍｍ／ｓ，挤压比为４．５～１３．５；（５）退火：将热挤压成形的管坯放入冷水中冷却至室温，消除内表面晶粒分布不均匀的薄层；　 　（６）清理挤压管坯：把挤压后的管坯内孔和外表面清理干净，有利于后续的冷轧成形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠堂，张士宏，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]