专利名称：一种高温合金管坯加工方法
技术领域：
本发明涉及高温合金，具体地说是一种高温合金管坯加工方法，特别适用于镍基高温合金GH4169、GH984及铁基高温合金如GH1140等。
背景技术：
高温合金管材是广泛应用于航空、航天飞行器、舰船、发电、火箭发动机、核反应堆、机车以及石油化工等工业中能源转化装置关键部件的材料。
目前高温合金管材加工是采用将坯料经过钻孔制成管坯，然后经过多次冷轧后加工成所需产品，存在的缺点是1)材料利用率低，约73％左右；2)由于冷轧时的变形量小，因此生产率极低。加之高温合金材料价格昂贵(如GH4169材料约21万元/吨即210元/kg)，因此急待研制出一种适合于高温合金管坯加工的新方法，以提高材料利用率，大幅度提高生产率，从而降低成本。
发明内容
为了解决上述不足，本发明的目的在于提供一种能提高材料利用率，进一步提高生产率，同时降低成本、适用于镍基高温合金GH4169、GH4169的高温合金管坯加工方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用挤压装置，可按如下步骤操作1)挤压模具预热至300～500℃，如果模具材料强度满足要求，可以提高到600℃；350～500℃为佳；
2)欲挤压合金管坯料涂上一层润滑剂后预热至800～850℃，保温；3)将预热坯料加热至1040～1140℃，保温；4)在挤压筒内壁涂上一层润滑剂，将加热坯料放入挤压筒内；5)挤压冲头开始下移直至将坯料全部挤压出模具；最后可将挤压后材料进行多道次冷轧，成型。
所述步骤2)欲挤压合金管坯料预热后保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟；步骤3)预热坯料加热后保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟；所述步骤5)挤压过程中控制挤压比为1～14，挤压速度为40～100mm/s；润滑剂采用玻璃润滑剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1)材料利用率高。采用挤压法加工高温合金管坯，本发明确定了适合于高温合金(如GH4169)管坯挤压工艺参数范围，然后进行多道次冷轧，成型；降低了原材料的消耗，材料利用率达到92％，而现有技术中利用钻孔+冷轧法加工高温合金管坯，其材料利用率为73％；2)生产率高。采用本发明挤压法加工高温合金管坯，与钻孔+冷轧法相比生产率可大幅度提高，即提高3倍以上。
3)合金材料性能好。采用本发明方法加工合金材料，在挤压变形后金属材料的晶粒组织更加致密；由于挤压成形时纤维组织不破坏，所以使挤压件的强度明显提高；通过确定合理的挤压工艺参数，如坯料加热温度、加热时间、模具预热温度、润滑剂等，提高了挤压材料的塑性。
4)成本低。采用本发明挤压法加工高温合金管坯，可降低生产成本40％以上。
5)工艺设计合理，实用性强。为了避免因管坯挤压时挤压变形力较大导致模具寿命较短、存在摩擦力的不利影响，本发明通过采用合理的润滑剂，减轻了挤压时摩擦，从而降低挤压变形力，并且可以在较小吨位的压力机上进行。本发明方法可以替代现有技术中采用的钻孔+多次冷轧方法，特别适用于镍基高温合金GH4169(美国牌号Inconel 718)，也可用于铁基高温合金GH1140、GH984等。
附图1本发明一个实施例中欲挤压合金管坯料的结陶图。
附图2为本发明实施例所采用的挤压装置结构示意图。
附图3-1为本发明实施例1合金管坯料挤压前横向组织状态图。
附图3-2为本发明实施例1合金管坯料挤压前纵向组织状态图。
附图4-1为本发明实施例1合金管坯料挤压后横向组织状态图。
附图4-2为本发明实施例1合金管坯料挤压后纵向组织状态图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例详述本发明。
实施例1～3以高温合金GH4169管坯加工工艺为例，如附图1所示，为本实施例坯料的形状结构；本发明实施例采用的挤压装置(参见附图2)，由挤压轴1，挤压筒2，挤压垫3，石墨垫4，挤压针5，凹模7，下底板8组成，其中挤压轴1与挤压针5安装在一起，位于挤压筒2中，下方是下底板8；挤压成形时，先将凹模7放入挤压筒，其次放入坯料6，然后放入石墨垫4和挤压垫3，施加压力后挤压过程开始，直至挤压结束。
加工方法如下1)挤压模具预热至300～500℃；2)欲挤压合金管坯料6上涂一层玻璃润滑剂，然后预热至800～850℃，保温适当时间(实施例1坯料1min/mm；实施例2坯料1min/mm；实施例3坯料1.5min/mm)；3)将所述预热坯料6加热至1040～1140℃，保温适当时间(实施例1坯料1.5min/mm；实施例2坯料1min/mm；实施例3坯料1.5min/mm)；4)在挤压筒2内壁涂上一层玻璃润滑剂，将加热坯料6放入挤压筒2内；5)挤压冲头开始下移直至将坯料6全部挤压出模具；具体实施参数见表1。
表1高温合金GH4169管坯挤压实施参数
如附图3-1～3-2、4-1～4-2所示，本发明晶粒细化情况为挤压前200～250μm，挤压后40～50μm。
本发明通过确定合理的挤压工艺参数，如坯料加热温度、加热时间、模具预热温度、润滑剂等，提高了挤压材料的塑性，从而实现了在6000kN挤压机上热挤压出合格高温合金管坯，提高了产品质量和生产率，降低成本。如果模具材料强度满足要求，可以提高到600℃，350～500℃为佳。
权利要求
1.一种高温合金管坯加工方法，其特征在于采用挤压装置，可按如下步骤操作1)将挤压模具预热至300～600℃；2)将欲挤压合金管坯料涂润滑剂后预热至800～850℃，保温；3)将预热坯料加热至1040～1140℃，保温；4)在挤压筒内壁涂润滑剂，将加热坯料放入挤压筒内；5)挤压，冲头开始下移直至将坯料全部挤压出模具。
2.按照权利要求1所述高温合金管坯加工方法，其特征在于将挤压后坯料进行多道次冷轧，成型。
3.按照权利要求1或2所述高温合金管坯加工方法，其特征在于所述挤压模具预热温度为350～500℃。
4.按照权利要求1或2所述高温合金管坯加工方法，其特征在于所述步骤2)欲挤压合金管坯料预热后保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟。
5.按照权利要求1或2所述高温合金管坯加工方法，其特征在于步骤3)预热坯料加热后保温时间为每毫米厚度坯料保温1～1.5分钟。
6.按照权利要求1或2所述高温合金管坯加工方法，其特征在于所述步骤5)挤压过程中控制挤压比为1～14，挤压速度为40～100mm/s。
7.按照权利要求1或2所述高温合金管坯加工方法，其特征在于润滑剂采用玻璃润滑剂。
全文摘要
本发明涉及高温合金，具体地说是一种高温合金管坯加工方法，特别适用于镍基高温合金GH4169及铁基高温合金如GH1140、GH984等。它采用挤压装置，步骤操作可为挤压模具预热至300～600℃；欲挤压合金管坯料涂润滑剂后预热至800～850℃，保温；将预热坯料加热至1040～1140℃，保温；在挤压筒内壁涂润滑剂，将加热坯料放入挤压筒内；挤压，冲头开始下移直至将坯料全部挤压出模具。本发明通过精确控制工艺参数，很好的改善了材料的可加工性，提高了产品质量、提高了生产效率、降低了成本。
文档编号B21C23/08GK1507962SQ0214494
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者张士宏, 王忠堂, 许沂, 王本贤, 尚彦玲, 周文龙 申请人:中国科学院金属研究所