CN106345814B - 一种斜连轧镁合金无缝管生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种斜连轧镁合金无缝管生产方法,属于金属材料加工领域。根据轧制生产无缝管过程中的金属流动特征,结合镁合金材料的密排六方晶体结构、室温条件下塑性差、散热快等特点,发明一种斜连轧镁合金无缝管生产方法。本发明包括:针对铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯轧前整形处理、确定其热轧加热制度、管坯定心、轧辊预热、穿孔和轧管斜连轧基本原则、张力减径定径制度、热处理及矫直、精整。本发明可有效解决现有挤压生产镁合金焊管承载能力差、各向异性突出、规格受限,以及常规轧制生产工艺流程长、成产成本高等问题,提供一种短流程镁合金无缝管生产工艺方法。
Description
技术领域
本发明属于有色金属材料加工领域,具体涉及一种斜连轧镁合金无缝管生产方法。
背景技术
镁合金管材具有轻量化、高比强度、散热及吸震性佳、精密成形性佳、尺寸安定性高、可回收等诸多优点,是航空航天、轨道交通、汽车、便携式军工及民用产品金属结构用材的理想选择。目前镁合金管材主要是通过挤压方式生产,而挤压管以焊管为主、存在焊缝,且受挤压设备生产能力限制,通过挤压方式生产的管材规格有限;挤压过程中金属的定向流动,致使挤压管各向异性极为突出,只能作为轻载结构件或非承载件使用,极大的限制了其应用范围。
而目前应用较为广泛的无缝管轧制方法,是将加热后的管坯送入穿孔机进行穿孔,穿孔后再送入轧管机轧成荒管,最后送到张力减径机组中进行定径轧制成成品管。尽管该方式可以解决挤压管的各向异性突出和生产规格受限的问题,但生产方式工艺流程长,对于散热快、低温塑性差的镁合金材质不适用。因此,急需开发一种短流程轧制镁合金无缝管生产工艺。
发明内容
本发明的目的是解决现有挤压生产镁合金焊管承载能力差、各向异性突出、规格受限,以及常规轧制生产工艺流程长、成产成本高等问题,提供一种短流程镁合金无缝管生产工艺方法。
本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是:
根据轧制生产无缝管过程中的金属流动特征,结合镁合金材料的密排六方晶体结构、室温条件下塑性差、散热快等特点,发明一种斜连轧镁合金无缝管生产方法。本发明包括:针对铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯轧前整形处理、确定其热轧加热制度、管坯定心、轧辊预热、穿孔和轧管斜连轧、张力减径定径、探伤及锯切分段、热处理及矫直、精整。
所述铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯轧前整形处理,首先根据目标成品,在考虑缺陷车削量的基础上选择常用规格圆柱坯作为坯料,可节省生产成本;然后需经过在线超声波探伤、车削,缺陷车削量根据探伤结果确定,彻底清除缺陷。
所述热轧加热制度,采用电阻式循环保护气氛加热炉,保护气为SF 6+N2,混合气中SF6的比例是N2的0.3-0.5%左右,加热温度350-450℃,圆柱料直径每100mm保温2-2.5小时。
所述管坯定心,由定心机完成,即管坯穿孔前在线热状态下,对管坯前端面实行预先定心,使穿孔机更容易咬入,改善穿孔后前端偏壁缺陷,减少切头长度。
所述轧辊预热,采用烫辊方式,即采用不与镁合金发生反应的钛合金圆棒坯加热450℃,轻压低速可逆轧制多道次,使轧辊表面温度达到160-200℃。
所述穿孔和轧管斜连轧,是把穿孔、轧管两台设备合并在一个机架或把联合穿轧生产方法的穿孔、轧管分成两组轧辊***,并在一个机架上、使用一套顶头-芯棒-顶杆***实现穿孔和轧管的生产无缝管的新方法。所述斜连轧镁合金无缝管生产方法,根据镁合金材料变形特性,穿孔过程须遵循径厚比不大于10,以此为基本原则,根据坯料直径确定辊缝大小和顶头直径。所述镁合金无缝管斜连轧过程需遵循:,式中:Q为单位时间内穿过某曲面的流量;V1为穿孔段速度;V2为轧制段速度; S1、S2分别为穿孔段和轧制段的接触区面积。
所述张力减径定径,采用多机架对空心荒管进行的不带芯棒、带张力的热连轧工序,目的是获得既减径又减壁的成品管材。镁合金无缝管张力减径过程,单机架相对减径量需控制在3.5%~5%,遵循小压下多机架原则,根据目标规格选用机架数。
所述探伤、锯切分段,对经减径后的半成品管件进行缺陷探伤,并锯切切除头尾及根据探伤结果或目标产品长度分段锯切。
所述热处理及矫直,热处理制度为260-350℃,保温1.5-2小时,或根据特殊需求确定热处理制度;热处理后利用余温进行温矫直,矫直温度150-200℃。
所述精整步骤依次为:检测、改尺、表面砂光、喷号、涂油、包装。
本发明优点及积极效果。
1.本发明所述“斜连轧”可将加热后的实心管坯一次加工成荒管,相当于一台穿孔机、一台轧管机和两台均整机的三道工序共用实现的生产功能,因此该生产方法流程短、设备投资少、占地面积少、节能。
2.本发明由于短流程,金属的热流失少,在穿孔过程中产生大量的塑性变形热,对于低温下塑性差、高温下散热快的镁合金材料塑性加工极为有利,加工过程中无需回炉补温。
3. 本发明工艺方法易于生产镁合金、钛合金等难变形金属,产品质量好,成材率高,实用范围广。对于丰富镁合金生产工艺、产品种类能,促进镁合金产业化生产和应用具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明斜连轧镁合金无缝管生产工艺流程图。
图2为镁合金无缝管生产过程穿孔和轧管“斜连轧”机组示意图:
图2中,1为圆柱坯料、2为穿孔轧辊、3为顶头、4为穿孔后的荒管段、5为顶杆、6为轧管轧辊、7为轧后半成品段。
具体实施方式
实施例1:
经轧前整形处理后的AZ31B铸态圆柱坯,直径92mm、长度900mm;目标成品规格:直径90mm、壁厚10mm;因此,根据上述发明过程技术要点,选用直径66mm的顶头、直径64mm的顶杆、顶头喷涂石墨粉;坯料加热温度:450℃,加热时间:2小时;辊缝:20mm,轧辊转速:100rad/min。
Claims (7)
1.一种斜连轧镁合金无缝管生产方法,针对铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯热轧生产无缝管包括以下过程:坯料轧前整形处理、确定其热轧加热制度、管坯定心、轧辊预热、穿孔和轧管斜连轧、张力减径定径、探伤及锯切分段、热处理及矫直、精整;
所述热轧加热制度,采用电阻式循环保护气氛加热炉,保护气为SF6+N2,混合气中SF6的比例是N2的0.3-0.5%,加热温度350-450℃,圆柱料直径每100mm保温2-2.5小时;
所述管坯定心,由定心机完成,即管坯穿孔前在线热状态下,对管坯前端面实行预先定心,使穿孔机更容易咬入,改善穿孔后前端偏壁缺陷,减少切头长度;所述轧辊预热,采用烫辊方式,即采用不与镁合金发生反应的钛合金圆棒坯加热450℃,轻压低速可逆轧制多道次,使轧辊表面温度达到160-200℃;
所述穿孔和轧管斜连轧,是把穿孔、轧管两台设备合并在一个机架或把联合穿轧生产方法的穿孔、轧管分成两组轧辊***,并在一个机架上、使用一套顶头-芯棒-顶杆***实现穿孔和轧管的生产无缝管的新方法;所述斜连轧镁合金无缝管生产方法,根据镁合金材料变形特性,穿孔过程须遵循径厚比不大于10,以此为基本原则,根据坯料直径确定辊缝大小和顶头直径;
所述热处理及矫直,热处理制度为260-350℃,保温1.5-2小时,或根据特殊需求确定热处理制度;热处理后利用余温进行温矫直,矫直温度150-200℃。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述轧前整形处理,根据目标成品,考虑缺陷车削量确定坯料规格,缺陷车削量根据探伤结果确定,彻底清除缺陷。
3.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述镁合金无缝管斜连轧过程需遵循:Q=∫∫s1 v1ds=∫∫s2 v2ds,式中:Q为单位时间内穿过某曲面的流量;V1为穿孔段速度;V2为轧制段速度;S1、S2分别为穿孔段和轧制段的接触区面积。
4.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述张力减径定径,采用多机架对空心荒管进行的不带芯棒、带张力的热连轧工序,目的是获得既减径又减壁的成品管材。
5.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,镁合金无缝管张力减径过程,单机架相对减径量需控制在3.5%~5%,遵循小压下多机架原则,根据目标规格选用机架数。
6.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述探伤、锯切分段,对经减径后的半成品管件进行缺陷探伤,并锯切切除头尾及根据探伤结果或目标产品长度分段锯切。
7.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述精整步骤依次为:检测、改尺、表面砂光、喷号、涂油、包装。
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