专利名称：一种保温热挤压方法
技术领域：
本发明涉及金属材料的热加工技术，具体提供了一种特别适用于黑色金属、高温合金及变形抗力较的合金的保温热挤压方法。
目前，黑色金属或高温合金材料的热挤压工艺一般是，将坯料先在低温预热，然后在表面涂上玻璃粉，再将坯料放入高温炉中加热到挤压温度保温一段时间(时间长短根据坯料壁厚，材质类型来确定)，此时高温润滑用的玻璃粉溶化并均匀分布于坯料表面，将加热的热坯料快速放入挤压筒中立即加压。在此过程中，移动热挤压坯料速度稍慢或者加压稍慢，都会引起温度的下降，就会导致挤压失败。热挤压时坯料直接与较冷的挤压筒接触，这是坯料温降较大的主要原因。为了尽量减小挤压坯温度下降就必须缩短坯料放入和开始挤压的时间，提高挤压速度。
另外，温度较低的挤压筒使坯料表面的玻璃润滑剂流动性下降，粘度增加，从而增加了挤压筒与坯料之间的摩擦。摩擦力增加对热挤压的影响是使总的挤压力增加(因为摩擦力消耗总挤压力高达30％～40％)；摩擦热使坯料升温，使挤压过程中坯料各部位温度不一致，致使尺寸不均匀，精度下降；因摩擦作用坯料表层金属发生激烈的剪切变形，热处理后形成粗大的晶粒层；因摩擦作用使金属流动不均匀，热挤压坯料的中心部位材料流动较边部快，易使表面产生裂纹。同时由于玻璃润滑剂的硬化造成挤压时坯料表面的划伤。加热挤压筒可以缓解坯料的温降但会导致挤压筒强度下降，挤压筒的寿命也急剧减小，受材料的限制，提高挤压筒的高温性能十分困难。
本发明保温热挤压方法适用于各种金属材料的热挤压，特别适用于黑色金属、高温合金及变形抗力较大的合金。
本发明保温热挤压方法中，可以首先将坯料与移动挤压筒低温预热后，在坯料的表面涂以润滑剂，再加热到热挤压温度，润滑剂首选为玻璃粉。在移动挤压筒与固定挤压筒之间宜采用一般的高温液体或固体润滑剂。
本发明保温热挤压方法中，所述坯料与移动挤压筒可以套在一起共同加热到热挤压温度，也可以分别加热到热挤压温度。
另外，根据具体的热挤压工艺，本发明保温热挤压方法中所述固定挤压筒可预热或不预热。
本发明还提供了专用于上述保温热挤压方法的挤压筒，其特征在于挤压筒被分为固定挤压筒和移动挤压筒两个部分；固定挤压筒与传统挤压筒相同，是挤压筒的主体，固定在挤压模具上；移动挤压筒的内表面与待热挤压的坯料配合，外部与固定挤压筒配合。
本发明保温热挤压方法的技术关键是将挤压筒分为固定的和移动的两部分，使传热边界与摩擦边界分离。高温的移动挤压筒保证了坯料在热挤压过程中可一直保持在高温状态，可以充分发挥坯料高温时的塑性，而且还保证了玻璃润滑剂在热挤压过程中流动性不降低，这样就可大大减小挤压过程中的摩擦力，玻璃润滑剂效率的充分发挥使坯料热挤压时的挤压力降低。
与现有的热挤压方法相比，采用本发明的热挤压方式，可以充分利用热挤压坯料的高温塑性，热挤压坯料的温度不下降或下降很小，因此可以降低热挤压时的挤压速度，而放慢挤压速度可以使坯料有充分的时间发生动态再结晶，挤压后的坯料性能得到很大的提高。固定挤压筒不与高温热挤压坯料直接接触，热挤压过程中也不参与高温摩擦，这样也大大提高了固定挤压模的使用寿命。由于移动挤压筒是与坯料配合的，因此即使某一移动挤压筒损坏也不会影响其它坯料的挤压，移动挤压筒的维修及更换非常方便。
移动挤压筒12可根据所挤压的合金的种类及形状选材。移动挤压筒12的内表面与待热挤压的坯料3配合，外部与固定挤压筒11配合。移动挤压筒12与固定挤压筒11之间由于不是主要的摩擦边界，可以采用一般的高温液体或固体润滑，而坯料3与移动挤压筒12之间仍采用玻璃润滑。
具体热挤压工艺过程为坯料3与移动挤压筒12经低温预热后，在坯料3的表面涂上玻璃粉，移动挤压筒12与热挤压坯料3都加热到热挤压温度，保温相应的时间，然后将移动挤压筒12与坯料3一同装入固定挤压筒11中加压，热挤压时只在坯料3上加载，使其受力变形，而移动挤压筒12不被加载，且被固定挤压筒11约束，因此移动挤压筒12不变形或变形很小，挤压完毕后，退出移动挤压筒12进入下一热挤压循环。
实施例1热挤压圆形1Cr18Ni9Ti不锈棒材固定挤压筒和移动挤压筒材料为热作模具钢，两挤压筒的配合锥度为1°。热挤压坯料的尺寸为φ82×260mm，将热挤压坯料在300℃预热，在坯料的外表面涂上玻璃粉后与移动挤压筒装配到一起放入高温炉中加热到1140℃，保温40分钟后，装入固定挤压筒挤压，挤压时只在坯料上加载。挤压前在固定挤压筒内壁上喷涂石墨润滑剂。挤压速度为30mm/s。挤压结束后从上部退出移动挤压筒与下一个涂完玻璃粉的坯料装配放入高温炉中加热。挤压后的坯料直接淬入水中，坯料直径为φ40mm，挤压后的坯料表面光洁。
实施例2热挤压圆形Inconel 690高温合金棒材热挤压工具与实施例1相同。热挤压坯料的尺寸为φ82×260mm，将热挤压坯料在300℃预热，在坯料的外表面涂上玻璃粉后加热到1140℃，保温50分钟后，与加热到同一温度的移动挤压筒装配，装入固定挤压筒挤压。挤压前在固定挤压筒上喷涂石墨润滑剂。挤压速度为40mm/s。挤压后的坯料直接淬入水中，坯料直径为φ36mm，挤压后的坯料表面光洁。
实例3热挤压不锈钢和高温合金管材挤压筒与例1、例2相同，热挤压坯料的外径和长度为φ82×260mm，内径为φ25mm，热挤压使用φ24的挤压针。将坯料与移动挤压筒分别在300℃预热，在坯料的外表面和内表面涂上玻璃粉后与移动挤压筒装配到一起放入高温炉中加热到1140℃，保温40分钟后挤压。挤压前在固定挤压筒上喷涂石墨润滑剂。挤压速度为30mm/s。热挤压出的管材外径为φ36mm，内径为φ24mm。成功挤压出1Cr25Ni20Si2不锈钢管材、Inconel 690合金管材和Inconel 718合金管材。
实例4热挤压铝合金管材挤压筒与例1、例2相同，热挤压坯料的外径和长度为φ84×200mm，内径为φ27mm，热挤压使用φ27的挤压针。将坯料与移动挤压筒分别在180℃预热，在坯料的外表面和内表面涂上油质石墨后与移动挤压筒装配到一起放入加热炉中加热到420℃，保温40分钟后挤压。挤压前在固定挤压筒上喷涂石墨润滑剂。挤压速度为10mm/s。热挤压出的管材外径为φ40mm，内径为φ27mm。成功挤压出LF5铝合金管材。
权利要求
1.一种保温热挤压方法，其特征在于采用分体式的挤压筒，热挤压工艺过程为坯料与移动挤压筒都加热到热挤压温度，一同装入固定挤压筒中，仅在坯料上加载，挤压完毕后，退出移动挤压筒进入下一热挤压循环。
2.按照权利要求1所述保温热挤压方法，其特征在于所述坯料为黑色金属、高温合金及变形抗力较大的合金。
3.按照权利要求1或2所述保温热挤压方法，其特征在于首先将坯料与移动挤压筒低温预热后，在坯料的表面涂以润滑剂，再加热到热挤压温度。
4.按照权利要求3所述保温热挤压方法，其特征在于所述润滑剂为玻璃粉。
5.按照权利要求3所述保温热挤压方法，其特征在于所述移动挤压筒与固定挤压筒之间采用一般的高温液体或固体润滑剂。
6.按照权利要求1所述保温热挤压方法，其特征在于所述坯料与移动挤压筒套在一起共同加热到热挤压温度。
7.按照权利要求1所述保温热挤压方法，其特征在于先对固定挤压筒进行预热。
8.一种专用于权利要求1所述保温热挤压方法的挤压筒，其特征在于挤压筒被分为固定挤压筒和移动挤压筒两个部分；固定挤压筒与传统挤压筒相同，是挤压筒的主体，固定在挤压模具上；移动挤压筒的内表面与待热挤压的坯料配合，外部与固定挤压筒配合。
全文摘要
一种保温热挤压方法，其特征在于采用分体式的挤压筒，热挤压工艺过程为坯料与移动挤压筒都加热到热挤压温度，一同装入固定挤压筒中，仅在坯料上加载，挤压完毕后，退出移动挤压筒进入下一热挤压循环。本发明可以充分利用热挤压坯料的高温塑性，热挤压坯料的温度不下降或下降很小，因此可以降低热挤压时的挤压速度，而放慢挤压速度可以使坯料有充分的时间发生动态再结晶，挤压后的坯料性能得到很大的提高。固定挤压筒不与高温热挤压坯料直接接触，热挤压过程中也不参与高温摩擦，这样也大大提高了固定挤压模的使用寿命。由于移动挤压筒是与坯料配合的，因此即使某一移动挤压筒损坏也不会影响其它坯料的挤压，移动挤压筒的维修及更换非常方便。
文档编号B21C29/00GK1425513SQ01138800
公开日2003年6月25日 申请日期2001年12月11日 优先权日2001年12月11日
发明者苏国跃, 毛萍莉, 孔凡亚 申请人:中国科学院金属研究所