一种合金模锻用可粘贴绝热棉的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种合金模锻用可粘贴绝热棉，在所述绝热棉正面设置浇灌双粘结剂的孔洞，所述双粘结剂分为第一、第二双粘结剂，其中第一双粘结剂位于孔洞底部，首先浇灌，第一双粘结剂为室温粘结剂和软化点较低的玻璃粉加水混合制备浇灌进孔洞，占孔洞体积的2/5～1/2；第二双粘结剂为室温粘结剂和软化点较高的玻璃粉加水混合制备，在浇灌的第一双粘结剂烘干后浇灌进孔洞，占小孔体积的1/2～3/5；所述第一、第二双粘结剂烘干后与绝热棉的正面持平，且在绝热棉的正面呈不连续分布，本实用新型同时兼顾可粘贴绝热棉具有较高的粘结性和较高润滑性的要求，既解决保温模锻时脱模难的工艺瓶颈，又可显著提高模具的使用寿命。
【专利说明】一种合金模锻用可粘贴绝热棉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种合金模锻用保温材料，具体是一种合金模锻用可粘贴绝热棉，其重点作为高温合金模锻用保温材料，也可作为钛合金及不锈钢模锻用的保温材料。本实用新型还涉及上述合金模锻用可粘贴绝热棉的制造方法。
【背景技术】
[0002]高温合金是现代高端动力装置所必需的特种金属材料，具有超合金化的特点，模锻时热加工温度范围狹窄，变形抗力大，模锻时必须对模锻坯(工件)采取充分有效的保温措施。本实用新型人的另一实用新型专利，名称为可粘贴绝热棉及其制备方法，专利号为ZL200510023801.0，该专利公开了一种可粘贴绝热棉，该可粘贴绝热棉中呈不连续分布的玻璃粉可迅速粘贴于850?1250°C高温下的合金钢坯表面进行自由锻，对加热的合金工件具有良好的保温效果，有效突破了难变形高温合金自由锻的瓶颈，自由锻操作合理时，锻造过程中可粘贴绝热棉不会脱落，可伴随工件的变形而变形，适应于热加工窗口 50°C的工件自由锻，相对“硬包套”保温自由锻技术，具有成本较低、可操作性良好、推广应用方便等特点，突破了难变形高温合金自由锻的瓶颈，实现了我国难变形高温合金自由锻的历史性突破，但这种可粘贴绝热棉不适用高温合金的保温模锻，模锻时高温合金工件变形的阻力较大，脱模十分困难，成为高温合金模锻的工艺瓶颈。
[0003]历史上，冶金工作者将玻璃粉作为高温润滑剂，在于应用玻璃粉在高温下的良好润滑功能，以降低合金工件模锻或挤压时的摩擦阻力，是合金模锻或挤压时的关键工艺要素之一。当要求玻璃粉作为合金模锻或挤压时的高温润滑剂时，玻璃粉应具有较低的软化温度，以滿足加热工件变形时玻璃粉应具有良好的润滑性，其次是应具有适度的粘结性，可粘附在模具内壁和加热工件的表面。上述专利转换一种思路，在于开发玻璃粉在高温下的良好粘结功能，将玻璃粉作为高温粘结剂，应用于高温合金自由锻，其采用的玻璃粉应具有较高的软化温度，从而在高温下具有较低的润滑性，否则自由锻时，将导致工件与锤头之间打滑，使自由锻无法进行，上述专利公开的可粘贴绝热棉，由于可粘贴绝热棉中不连续分布的玻璃粉具有较低的润滑性，不适宜应用于高温合金进行保温模锻或保温挤压，需要另辟蹊径，有效解决怎样应用绝热棉的优良保温功能，实现高温合金狹窄热加工窗口的可控性，以进行高温合金的保温模锻或保温挤压。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种合金模锻用可粘贴绝热棉，该绝热棉中既含有软化点较高的玻璃粉作为高温粘结剂，对高温下包覆在加热工件表面上的绝热棉具有良好的粘结性，确保绝热棉不会从加热工件的表面脱落；该绝热棉中还含有软化点较低的玻璃粉作为具有较高流行性的高温润滑剂，确保高温下包覆在加热工件表面上的绝热棉与模具内壁表面之间具有良好的润滑性，有效弱化加热工件模压变形时的摩擦阻力，实现了高温合金模锻时狹窄热加工窗口的优化控制，提高了模锻件的产品质量和模具的使用寿命，降低了模锻件的制造成本。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:
[0006]一种合金模锻用可粘贴绝热棉，所述绝热棉可卷曲，展开后是一个长方形平面板，在所述绝热棉长方形平面板的整个正面布满浇灌双粘结剂的孔洞，相邻孔洞的间距为1=20~50mm，所述孔洞的直径为6~10mm，所述孔洞的深度H2与所述绝热棉的厚度Hl之间的关系为:H2= (0.6~0.8)H1，且Hl — H2≥2mm ;所述绝热棉正面双粘结剂的面积之和SI与绝热棉正面总面积S2的比例关系是SI:S2=0.55~0.80，所述双粘结剂分为第一双粘结剂和第二双粘结剂，其中所述第一双粘结剂位于孔洞底部。
[0007]所述第一双粘结剂为由室温粘结剂和软化点较低的玻璃粉组成的混合物(加水搅拌后形成的均匀混合物)，室温粘结剂的作用在于将软化点较低的玻璃粉粘附在绝热棉中，软化点较低的玻璃粉作为高温润滑剂，其作用在于弱化模锻坯变形时与模具内壁的摩擦阻力；所述室温粘结剂、软化点较低的玻璃粉的重量比为(40~20):(60~80)，所述第一双粘结剂占孔洞体积的2/5~1/2。
[0008]所述第二双粘结剂为由室温粘结剂和软化点较高的玻璃粉组成的混合物(加水搅拌后形成的均匀混合物)，室温粘结剂的作用在于将软化点较高的玻璃粉粘附在绝热棉中，软化点较高的玻璃粉作为高温粘结剂，其作用在于将绝热棉粘附于经高温加热的模锻坯表面；所述室温粘结剂、软化点较高的玻璃粉的重量比为(40~20):(60~80)，所述第二双粘结剂占小孔体积的1/2~3/5 ;所述第一双粘结剂、第二双粘结剂烘干后与绝热棉的正面持平，且在绝热棉的正面呈不连续分布。
[0009]为了确保对合金模锻保温的均匀性，在整个绝热棉的正面上将每个孔洞视为一个点，所述孔洞以正方形或面心正方形点阵结构形式呈周期性均匀分布，每个点阵均与绝热棉的长度矢向或宽度矢向相平行。
[0010]绝热棉应选用优质的陶瓷耐火纤维材料，与一般绝热棉相比，纤维应较长，较不易粉化，不得使用矿物性石棉原材料(简称石棉)制造的绝热棉，而应采用品质良好的Al2O3和SiO2等原材料、经高温熔炼后甩丝而成的优质绝热棉，其质量要求是低导热率、低热容量，800~130(TC高温下较不易粉化，仍保持较好弹性。
[0011]室温粘结剂可以选用天然植物纤维素或化学纤维素，或为天然植物纤维素和化学纤维素，室温下使用水溶剂加以溶解；天然植物纤维素可以是淀粉；化学纤维素可以是优质羧甲基纤维素。
[0012]选用软化点温度为550~650°C (若软化点温度偏高，则流动性偏小，粘度偏大，不宜作为高温润滑剂)的玻璃粉作为具有较高流动性的高温润滑剂，玻璃润滑剂的基本成分是Si02、Na02、B203、Ca0，不应含有PbO成分。选用软化点温度为750~900°C (若软化点温度偏低，则粘度偏低，不宜作为高温粘结剂)的玻璃粉作为高温粘结剂，玻璃粘结剂的基本成分是Si02、B203、A1203、CaO0上述具有不同软化点的玻璃粉均可从市场获得供应。
[0013]上述本实用新型合金模锻用可粘贴绝热棉的制造方法:
[0014](1)第一双粘结剂的制备:将室温粘结剂、软化点较低的玻璃粉按(40~20):(60~80)的重量比例均匀混合，加水充分搅拌成第一双粘结剂，所述第一双粘结剂呈粘稠状，室温下粘度30~100P (手感粘性良好，P是粘度单位)。
[0015]必要时，可对第一双粘结剂适当加热，使第一双粘结剂在略高于室温下具有适当的流动性与足够的粘度，确保“双粘结剂2”在室温下粘合在绝热棉上，经烘干后，仍可牢实地粘合在绝热棉I上，且不会脱落。
[0016](2)第二双粘结剂的制备:将室温粘结剂、软化点较高的玻璃粉按(40~20):(60~80)的重量比例均匀混合，加水充分搅拌成第二双粘结剂，所述第二双粘结剂呈粘稠状，室温下粘度30~100P (手感粘性良好，P是粘度单位)。
[0017]必要时，可对第二双粘结剂适当加热，使第二双粘结剂在略高于室温下具有适当的流动性与足够的粘度，确保第二双粘结剂在室温下粘合在绝热棉孔洞中已烘干的第一双粘结剂上面，经烘干后，仍可牢实地粘合在绝热棉上，且不会脱落。 [0018](3)将卷曲的绝热棉展开，在绝热棉的整个正面用硬物开戳浇灌双粘结剂的孔洞，在绝热棉长方形平面板的整个正面布满浇灌双粘结剂的孔洞，所述孔洞的直径为6~10_，孔洞的深度H2小于绝热棉I的厚度Hl，H2= (0.6~0.8) Hl，Hl — H2≥2_ ;在整个绝热棉的正面上将每个孔洞视为一个点，所述孔洞以正方形或面心正方形点阵结构形式呈周期性均匀分布，每个点阵均与绝热棉的长度矢向或宽度矢向相平行，与长度矢向或宽度矢向相平行的相邻孔洞的邻间距L=20~50mm ；
[0019](4)将加水混合均匀的第一双粘结剂灌入绝热棉正面孔洞内，然后予以烘干，烘干后第一双粘结剂占孔洞体积的2/5~1/2 ;第一双粘结剂经烘干后再将均匀混合的第二双粘结剂浇灌在绝热棉正面的孔洞内，烘干后的第二双粘结剂约占孔洞体积的1/2~3/5 ;灌入绝热棉正面孔洞内的第二双粘结剂的表面应与绝热棉的正面持平，绝热棉正面第二双粘结剂的面积之和SI与绝热棉正面总面积S2的比例关系是SI:S2=0.55~0.80，且第二双粘结剂在绝热棉的正面呈不连续的点状分布，绝热棉正面的第二双粘结剂的形状不应出现薄膜状、平片状或长条状，否则，粘合在绝热棉正面的第二双粘结剂经烘干后会出现显著的或严重的裂纹，不利成捆包扎及保温模锻时使用。
[0020](5)浇灌的第二双粘结剂的绝热棉在烘烤机上烘干后，卷成一捆(每捆长度一般约为7米至14米)装入塑料袋，以便于运输(远距离输送还应装箱)，可作为850~1250°C温度加热的合金坯工件模锻时具有较好润滑性兼较好粘结性的保温隔热材料。
[0021]本实用新型合理解决了对可粘贴绝热棉同时兼顾具有较高的粘结性和较高润滑性的设计要求，实现了应用一种特殊的可粘贴绝热棉，显著优化高温合金保温模锻技术，既解决原可粘贴绝热棉保温模锻时脱模难的工艺瓶颈，又可显著提高模具的使用寿命，有效地滿足了用户和市场的特殊需求。与现有技术相比，本实用新型具有下列优点:
[0022]1、第二双粘结剂中的玻璃粉具有较高的软化点，高温下粘度高，与模锻坯的粘合牢实，可直接粘贴在加热模锻坯的表面，用于模锻坯的保温包覆，从而可进行保温模锻；
[0023]第一双粘结剂中的玻璃粉具有较低的软化点，高温下润滑性能优异，这种可粘贴绝热棉包复在加热工件的表面后，模锻时，第一双粘结剂靠近绝热棉背面，绝热棉背面则与模具的内壁相接触，一般模具的予热温度显著低于工件的加热温度，模锻时，会使第一双粘结剂中的玻璃粉温度有所降低，伴随使第一双粘结剂中的玻璃粉粘性上升，润滑性(及流动性)下降，但由于第一双粘结剂含有较低的软化点的玻璃粉润滑性较高，仍可保证绝热棉中熔融的玻璃润滑剂显著弱化模锻坯变形时与模具内壁的摩擦阻力，相对ZL200510023801.0专利采用可粘贴绝热棉进行保温模锻，有效平衡了保温模锻时绝热棉中玻璃粘结剂的粘性与润滑性的矛盾，突破了高温合金应用可粘贴绝热棉进行保温模锻的脱模瓶颈。[0024]2、在高温合金的模锻生产中，模具的成本是生产成本的重要组成部分，由于第一双粘结剂可显著弱化模锻坯变形时与模具内壁的摩擦阻力，从而可显著弱化模锻坯变形时对模具内壁的损伤，模具寿命可成倍地上升，既提高了生产效率，又可降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0026]图1为本实用新型合金模锻用可粘贴绝热棉的正面结构示意图。
[0027]图2为图1中A— A向剖面示意图。
【具体实施方式】[0028]本实用新型合金模锻用可粘贴绝热棉如图1、2所示，其基材绝热棉选用市场可供应优质陶瓷耐火纤维材料，与一般绝热棉相比，纤维应较长，较不易粉化，不得使用矿物性石棉原材料(简称石棉)制造的绝热棉，而应采用品质良好的Al2O3和SiO2等原材料、经高温熔炼后甩丝而成的优质绝热棉，其质量要求是低导热率、低热容量，800~1300°C高温下不易粉化，仍保持较好弹性。
[0029]可以卷曲的绝热棉，展开后是一个长方形的平面板，其长度可为宽度的10倍以上，例如，宽度为600mm时,长度则可超过6000mm,厚度Hl —般为12mm至15mm,在绝热棉长方形平面板的整个正面(与背面相对应)布满浇灌双粘结剂的孔洞1，直径为6~10mm，深度H2小于绝热棉的厚度Hl，H2= (0.6~0.8) Hl，Hl — H2≥2_ ;每个孔洞I以正方形(或面心正方形)点阵结构形式呈周期性均匀分布，每个点阵均与绝热棉的长度矢向(或宽度矢向)相平行，与长度矢向(或宽度矢向)相平行的相邻孔洞I的邻间距L=20~50mm。
[0030]第一双粘结剂2由室温粘结剂(室温粘结剂的作用在于将软化点较低的玻璃粉粘附在绝热棉中)和软化点较低的玻璃粉(软化点较低的玻璃粉作为高温润滑剂，其作用在于弱化模锻坯变形时与模具内壁的摩擦阻力)组成，加水混合均匀后灌入绝热棉正面孔洞内，然后予以烘干，烘干后第一双粘结剂2约占孔洞I体积的1/2 (可在2/5~1/2范围内调整)。第二双粘结剂3由室温粘结剂(室温粘结剂的作用在于将软化点较高的玻璃粉粘附在绝热棉中)和软化点较高的玻璃粉(软化点较高的玻璃粉作为高温粘结剂，其作用在于将绝热棉粘附于经高温加热的模锻坯表面)组成，加水混合均匀后灌入绝热棉正面孔洞内烘干了的第一双粘结剂的上面，然后予以烘干，烘干后第二双粘结剂3约占孔洞I体积的1/2(可在1/2~3/5范围内调整)。第一双粘结剂2和第二双粘结剂3灌入绝热棉正面孔洞I内，烘干后应与绝热棉的正面基本持平，且在绝热棉的正面呈不连续分布，绝热棉正面第二双粘结剂3的面积之和SI与绝热棉正面总面积S2的比例关系是SI:S2=0.50~0.80。
[0031]上述合金模锻用可粘贴绝热棉制造方法如下:
[0032](I)第一双粘结剂2的制备:将室温粘结剂、软化点较低的玻璃粉按(40~20):(60~80)的重量比例均匀混合，加水充分搅拌成第一双粘结剂2，所述第一双粘结剂2呈粘稠状，室温下粘度30~100P (手感粘性良好，P是粘度单位)。
[0033]必要时，可对第一双粘结剂2适当加热，使第一双粘结剂2在略高于室温下具有适当的流动性与足够的粘度，确保第一双粘结剂2在室温下粘合在绝热棉上，经烘干后，仍可牢实地粘合在绝热棉上，且不会脱落。[0034](2)第二双粘结剂3的制备:将室温粘结剂、软化点较高的玻璃粉按(40~20):(60~80)的重量比例均匀混合，加水充分搅拌成第二双粘结剂3，所述第二双粘结剂3呈粘稠状，室温下粘度30~100P (手感粘性良好，P是粘度单位)。
[0035]必要时，可对第二双粘结剂3适当加热，使第二双粘结剂3在略高于室温下具有适当的流动性与足够的粘度，确保第二双粘结剂3在室温下粘合在绝热棉孔洞中已烘干的第一双粘结剂2上面，经烘干后，仍可牢实地粘合在绝热棉上，且不会脱落。
[0036](3)将卷曲的绝热棉展开，在绝热棉的整个正面用硬物开戳浇灌双粘结剂的孔洞I，在绝热棉长方形平面板的整个正面布满浇灌双粘结剂的孔洞I，所述孔洞I的直径为6~10mm，孔洞I的深度H2小于绝热棉的厚度Hl，H2= (0.6~0.8) Hl，Hl — H2≥2_ ;在整个绝热棉的正面上将每个孔洞I视为一个点，所述孔洞I以正方形或面心正方形点阵结构形式呈周期性均匀分布，每个点阵均与绝热棉的长度矢向或宽度矢向相平行，与长度矢向或宽度矢向相平行的相邻孔洞I的邻间距L=20~50mm ；
[0037](4)将加水混合均匀的第一双粘结剂2灌入绝热棉正面孔洞内，然后予以烘干，烘干后第一双粘结剂2占孔洞I体积的1/2 ;第一双粘结剂2经烘干后再将均匀混合的第二双粘结剂3浇灌在绝热棉正面的孔洞I内，烘干后的第二双粘结剂3约占孔洞I体积的1/2 ；灌入绝热棉正面孔洞I内的第二双粘结剂3的表面应与绝热棉的正面持平，绝热棉正面第二双粘结剂3的面积之和SI与绝热棉正面总面积S2的比例关系是SI:S2=0.55~0.80，且第二双粘结剂3在绝热棉的正面呈不连续的点状分布，绝热棉正面的第二双粘结剂3的形状不应出现薄膜状、平片状或长条状，否则，粘合在绝热棉正面的第二双粘结剂3经烘干后会出现显著的或严重的裂纹，不利成捆包扎及保温模锻时使用。
[0038](5)浇灌的第二双粘结剂3的绝热棉在烘烤机上烘干后，卷成一捆(每捆长度一般约为7米至14米)装入塑料袋，以便于运输(远距离输送还应装箱)，可作为850~1250°C温度加热的合金坯工件模锻时具有较好润滑性兼较好粘结性的保温隔热材料。
[0039]上述方法制造的一种合金模锻用可粘贴绝热棉在2500吨快锻机上，应用变截面圆棒模锻坯分别保温胎模锻NimonicSOA高温合金长达2米排气阀阀杆的阀盘，模锻坯的加热温度为1020°C，应用结果表明:
[0040]模锻坯的变形速度较快，终锻温度较高，模锻后采用千斤顶脱模顺利，解剖分析表明，阀盘的边缘无冷模组织，显示出采用《一种合金模锻用可粘贴绝热棉》进行高温合金保温模锻的可行性和有效性。本实用新型一种合金模锻用可粘贴绝热棉的设计同时重点关注玻璃粉在高温下的粘结性能和润滑性能，从而实现了制作一种特殊的可粘贴绝热棉，可有效地进行高温合金保温模锻。实际上，作为具有陶瓷材料特征的玻璃粉，高温下同时兼顾粘结性和润滑性两种性能，高温下的玻璃粉是粘结性和润滑性这一对矛盾的统一体，只是由于其组成成分的不同，有的玻璃粉具有较高的粘结性，但只具有较低润滑性；而有的玻璃粉具有较低的粘结性，但只具有较高润滑性。
[0041]而当采用ZL200510023801.0公开的一种可粘贴绝热棉保温胎模锻排气阀阀杆的阀盘时，在相同的模锻压力下，模锻坯的变形速较慢，终锻温度较低，模锻后无法采用千斤顶脱模，解剖分析表明，阀盘的边缘存在冷模组织。应用玻璃粉在高温下的粘结性能制作可粘贴绝热棉进行高温合金保温锻造，具有工艺简化、可操作性强的特点，但设计仅重点关注了玻璃粉在高温下的粘结性能，勿略了高温合金保温模锻时，必须同时重点关注玻璃粉在高温下的润滑性和流动性。
[0042]上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种合金模锻用可粘贴绝热棉，所述绝热棉可卷曲，展开后是一个长方形平面板，在所述绝热棉长方形平面板的整个正面布满浇灌双粘结剂的孔洞，相邻孔洞的间距为1=20~50mm，所述孔洞的直径为6~10mm，所述孔洞的深度H2与所述绝热棉的厚度Hl之间的关系为:H2= (0.6~0.8)H1，且Hl — H2≥2mm ;所述绝热棉正面双粘结剂的面积之和SI与绝热棉正面总面积S2的比例关系是SI:S2=0.55~0.80，其特征在于:所述双粘结剂分为第一双粘结剂和第二双粘结剂，其中所述第一双粘结剂位于孔洞底部，所述第一双粘结剂为由室温粘结剂和软化点较低的玻璃粉组成的混合物，所述第一双粘结剂占孔洞体积的2/5~1/2 ;所述第二双粘结剂为由室温粘结剂和软化点较高的玻璃粉组成的混合物，所述第二双粘结剂占小孔体积的1/2~3/5 ;所述第一双粘结剂、第二双粘结剂与绝热棉的正面持平，且在绝热棉的正面呈不连续分布。
2.根据权利要求1所述的一种合金模锻用可粘贴绝热棉，其特征在于:在整个绝热棉的正面上将每个孔洞视为一个点，所述孔洞以正方形或面心正方形点阵结构形式呈周期性均匀分布，每个点阵均与绝热棉的长度矢向或宽度矢向相平行。
3.根据权利要求1所述的一种合金模锻用可粘贴绝热棉，其特征在于:所述绝热棉为纤维较长、800~1300°C高温下不易粉化的陶瓷耐火纤维材料，其主要成分为Al2O3和Si02。
4.根据权利要求1、2、或3所述的一种合金模锻用可粘贴绝热棉，其特征在于:所述室温粘结剂为天然植物纤维素或化学纤维素，或为天然植物纤维素和化学纤维素，所述天然植物纤维素为淀粉；化学纤 维素为羧甲基纤维素。
【文档编号】C09J1/00GK203517184SQ201320261229
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】周奠华, 马建兴 申请人:江苏苏南重工机械科技有限公司