一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，包括如下步骤：S1-冷轧：对合格的无缝管坯进行多道次冷轧，得到过渡规格的管坯，过渡规格的管坯的外径为成品管外径的1.14～1.17倍，壁厚为成品管壁厚的0.97～0.985倍，尺寸偏差控制在±0.03mm以内；S2-制尖：按先后顺序对过渡规格的管坯进行脱脂、热处理、酸洗、矫直和UT探伤，选取UT探伤得到的合格管坯，并在合格管坯的端部焊接带有锥度的尖头；S3-空拔：通过尖头对管坯进行拉拔，管坯在外模的挤压下发生变形，得到成品管。本成型方法弥补了国内生产精密小口径厚壁高温合金管的技术空白，对国内航空发动机的研发和生产具有重要的经济效益。
【专利说明】一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种小口径厚壁高温合金管的成型方法，特别是涉及一种飞机发动机供油系统中使用的精密小口径厚壁高温合金管的成型方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]航空用高温合金管，主要用于飞机发动机的供油系统，由于其规格小(外径(8.5mm，壁厚> 2.3mm)、精度高(内径公差为±0.03mm,内径公差的检测方法是采用直径为合金管内径下公差的标准钢球塞入合金管内，钢球能够顺利进入管腔，而直径为合金管内径上公差的标准钢球则无法进入管腔内；外径公差为±0.04)、长度大(单支长度> 3m),因此制造难度较高，国内长期只能依赖进口，而进口价格为600万元/吨，价格昂贵，严重制约了国内对航空发动机的研发和生产。航空高温合金管的生产难点在于成型技术，国内曾采用喷射成型技术、挤压成型技术、顶拔成型技术等方法进行开发，但均无试制成功的报道。
[0004]
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，以弥补国内在生产航空用精密小口径厚壁高温合金管的技术空白。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案:
一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，包括如下步骤:
51-冷轧:选取与成品管材质相同的无缝管坯作为原料，并对其进行多道次冷轧，得到过渡规格的管坯；采用精度为0.0lmm的千分尺对过渡规格的管坯进行检测，使过渡规格的管坯的外径为成品管外径的1.14?1.17倍，壁厚为成品管壁厚的0.97?0.985倍，尺寸偏差控制在±0.03mm以内；
52-制尖:按先后顺序对过渡规格的管坯进行脱脂、热处理、酸洗、矫直和UT探伤，然后选取UT探伤得到的合格管坯，并在合格管坯的端部焊接带有锥度的尖头，并将焊接处砂磨光洁；
53-空拔:通过焊接的尖头对管坯进行拉拔，管坯在外模的挤压下发生变形，得到需要规格的成品管。
[0007]进一步，所述步骤S2中，脱脂是采用由HCL和H2O按1:9的质量比混合得到的酸液酸洗10分钟，再采用由脱脂剂和H2O按1:20的质量比混合得到的碱液进行浸煮，浸煮的温度为85-95°C，浸煮时间为30分钟，浸煮后用清水洗净即可。
[0008]进一步，所述步骤S2中，热处理是将管坯加热到1100_1150°C，并保持10_15分钟后进行水冷。
[0009]进一步，所述步骤S2中，酸洗的过程是首先采用由KMn04+Na0H+H20按1: 1:8的质量比混合得到的碱液进行碱煮，碱煮的温度为90-100°C，碱煮的时间为2-3小时，然后再采用由HF+HN03+H20按0.5:2:7.5的质量比混合得到的酸液进行酸洗。
[0010]本发明的有益效果在于:
1、按GB5777-2008标准规定，当钢管的壁厚与外径之比小于0.3时，采用超声波探伤(即UT探伤)能够对钢管存在的缺陷进行100%全检；当钢管的壁厚与外径之比不小于0.3时，超声波声束沿壁厚方向无法100%扫描，存在扫描盲区，容易出现漏检的情况。本发明不直接对成品管进行UT探伤，而采用对过渡规格的管坯进行UT探伤，过渡规格的管坯壁厚与外径之比较小，超声波能够沿管坯的壁厚方向进行100%全检。
[0011]2、本发明最后选择空拔成型，它不仅能够使成品管的壁厚更加均匀，保证成品管的质量，同时空拔与顶拔不同，空拔是拉拔管还在外模的挤压下成型，管还内表面不接触模具，内壁不会新增缺陷；另外本发明从过渡规格到成品是一次空拔成型，管坯的截面收缩率约为15%，确保了晶粒的破碎，保证了成品管在固溶后的晶粒度不低于7级。
[0012]3、本发明在管坯的端部焊接带有锥度的尖头，尖头可采用低成本的金属材料制成，在进行拉拔时，可采用夹持装置夹住尖头来对管坯进行拉拔，拉拔完成后再将尖头切下，这样就减少了主料的损耗，而主料的高温合金管价格高昂，因此减少主料的损耗就可大大节省成本。
[0013]4、本发明提供了一种经济可行的航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型工艺，同样可适用于其它小口径厚壁管的生产。
[0014]
【具体实施方式】
[0015]一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，包括如下步骤:
S1-冷轧:选取与成品管材质相同的合格无缝管坯作为原料，采用LG-30、LD-30、LD-15等冷轧管机对合格的无缝管坯进行多道次冷轧，以减小无缝管坯的外径和壁厚，得到过渡规格的管坯，采用精度为0.0lmm的千分尺对过渡规格的管坯进行检测，使过渡规格的管坯的外径为成品管外径的1.14?1.17倍，壁厚为成品管壁厚的0.97?0.985倍，外径和壁厚的尺寸偏差控制在±0.03mm以内。
[0016]S2-脱脂:采用由HCL和H2O按1:9的质量比混合得到的酸液酸洗10分钟，再采用由碱性脱脂剂(如氢氧化钠、碳酸钠等)和H2O按1:20的质量比混合得到的碱液进行浸煮，浸煮的温度为90°C，浸煮时间为30分钟，浸煮后用清水洗净即可。脱脂的目的在于去除轧制时附着在管坯上的润滑油脂，避免在进行步骤S3的热处理时对管坯表面造成污染。
[0017]S3-热处理:将管坯加热到1135°C，并保持12分钟后进行水冷。热处理的目的是通过再结晶消除轧制变形时产生的加工硬化，以恢复材料的塑性，降低材料的抗变形力。
[0018]S4-酸洗:首先采用由KMn04+Na0H+H20按1: 1:8的质量比混合得到的碱液进行碱煮，碱煮的温度为95°C，碱煮的时间为2.5小时，然后再采用由HF+HN03+H20按0.5:2:7.5的质量比混合得到的酸液进行酸洗。酸洗的目的在于去除热处理时产生的氧化皮，保证材料的表面质量。
[0019]S5-矫直:米用矫直机对管还进行矫直。
[0020]S6-UT探伤:按GB5777-2008中L2级规定进行超声波探伤。[0021]S7-制尖:选取超声波探伤得到的合格管坯，在合格管坯的端部焊接带有锥度的尖头，并将焊接处砂磨光洁，以保证拉拔顺利。
[0022]S8-空拔:夹住焊接的尖头，并通过尖头对管坯进行拉拔，管坯在外模的挤压下发生变形，得到需要规格的成品管。
[0023]下面列举几种【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0024]实施例1
制造外径为8.5mm,壁厚为2.7mm,长度为4m的成品管,步骤如下:
首先，采用LG-30、LD-30、LD-15等冷轧管机对合格的无缝管坯进行多道次冷轧，得到过度规格的管还，该过渡规格的管还外径为9.9mm,壁厚为2.6mm,长度为3300mm,外径和壁厚的尺寸偏差控制在±0.03mm以内。
[0025]然后，按上述方法对过渡规格的管坯进行脱脂、热处理、酸洗、矫直和UT探伤，选取经过UT探伤得到的合格管坯，对其进行制尖，制尖后一次空拔成型，得到成品管。
[0026]实施例2
制造外径为8.3mm,壁厚为2.5mm,长度为3.5m的成品管,步骤如下:
首先，采用LG-30、LD-30、LD-15等冷轧管机对合格的无缝管坯进行多道次冷轧，得到过度规格的管还，该过渡规格的管还外径为9.5mm,壁厚为2.45mm,长度为2950mm,外径和壁厚的尺寸偏差控制在±0.03mm以内。
[0027]然后，按上述方法对过渡规格的管坯进行脱脂、热处理、酸洗、矫直和UT探伤，选取经过UT探伤得到的合格管坯，对其进行制尖，制尖后一次空拔成型，得到成品管。
[0028]实施例3
制造口径为8mm,壁厚为2.3mm,长度为3m的成品管,步骤如下:
首先，采用LG-30、LD-30、LD-15等冷轧管机对合格的无缝管坯进行多道次冷轧，得到过度规格的管还，该过渡规格的管还外径为9.15mm,壁厚为2.25mm,长度为2550mm,外径和壁厚的尺寸偏差控制在±0.03mm以内。
[0029]然后，按上述方法对过渡规格的管坯进行脱脂、热处理、酸洗、矫直和UT探伤，选取经过UT探伤得到的合格管坯，对其进行制尖，制尖后一次空拔成型，得到成品管。
[0030]经过检验，采用上述三种实施方式制得的成品管质量和精度均符合要求，弥补了国内在生产航空用精密小口径厚壁高温合金管的技术空白，对国内航空发动机的研发和生产具有重要的经济效益。
[0031]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管 申请人:参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，其特征在于，包括如下步骤: 51-冷轧:选取与成品管材质相同的无缝管坯作为原料，并对其进行多道次冷轧，得到过渡规格的管坯；采用精度为0.0lmm的千分尺对过渡规格的管坯进行检测，使过渡规格的管坯的外径为成品管外径的1.14?1.17倍，壁厚为成品管壁厚的0.97?0.985倍，尺寸偏差控制在±0.03mm以内； 52-制尖:按先后顺序对过渡规格的管坯进行脱脂、热处理、酸洗、矫直和UT探伤，然后选取UT探伤得到的合格管坯，并在合格管坯的端部焊接带有锥度的尖头，并将焊接处砂磨光洁； 53-空拔:通过焊接的尖头对管坯进行拉拔，管坯在外模的挤压下发生变形，得到需要规格的成品管。
2.根据权利要求1所述的一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，其特征在于，所述步骤S2中，脱脂是采用由HCL和H2O按1:9的质量比混合得到的酸液酸洗10分钟，再采用由脱脂剂和H2O按1:20的质量比混合得到的碱液进行浸煮，浸煮的温度为85-95°C，浸煮时间为30分钟，浸煮后用清水洗净即可。
3.根据权利要求1所述的一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，其特征在于，所述步骤S2中，热处理是将管坯加热到1100-1150°C，并保持10-15分钟后进行水冷。
4.根据权利要求1所述的一种航空用精密小口径厚壁高温合金管的成型方法，其特征在于，所述步骤S2中，酸洗的过程是首先采用由KMn04+Na0H+H20按1:1:8的质量比混合得到的碱液进行碱煮，碱煮的温度为90-100°C，碱煮的时间为2-3小时，然后再采用由HF+HN03+H20按0.5:2:7.5的质量比混合得到的酸液进行酸洗。
【文档编号】B21C37/06GK103934304SQ201410147482
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】杨军和, 黄文展, 曾勇 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司