可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法与流程

文档序号：21279221发布日期：2020-06-26 23:29阅读：347来源：国知局

本发明属于高温合金线材制备技术领域，具体涉及一种可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法。

背景技术：

铆接具有操作简单、更换方便、连接变形小、对连接环境要求低等优点，一直在航空航天领域有着广泛的应用。随着冶金手段的不段提升和改进，越来越多的材料被用于制造铆钉。高温合金因其能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作，同时具有良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，广泛应用于航空航天领域和能源领域。同时，高温合金一般以铁、镍、钴为基，添加铬、钼、铌、钛等形成金属间化合物进行强化。因此，高温合金一般价格比较昂贵，其成材率的高低更是对价格形成了直接的影响。

目前用于制备高温合金铆钉的高温合金线材，通过真空感应炉熔炼、保护气氛电渣重熔、开坯、轧制到φ8.0mm～12.0mm线材以后，一般都是以固定模进行减径拉拔的。该种类型的设备结构简单，投资少，广泛应用于各种线材的生产。在使用该种类型的设备进行生产时，为了保证减径模具的寿命，往往使用固体粉末与颗粒状的混合型物质作为润滑剂。由于其颗粒状的物质形状，在与线材接触挤压进行模具的时候，往往会对线材表面损伤。随着模具的磨损及减径过程中温度的升高，此种损伤将会越来越严重。若使用有损伤的线材进行铆钉生产时，特别是在高温下对铆钉头部进行成型时，经常会在铆钉头部边缘形成裂纹，造成该铆钉的报废。目前高温合金铆钉的加工成材率在60％左右。

基于上述情况，开展表面质量良好的高温合金线材的制备方法研究，提高高温合金铆钉的成材率，降低成本，实现稳定的、批量化生产是十分有必要的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有技术制备的铆钉用高温合金线材表面存在损伤，特别是划痕，影响高温合金铆钉的成材率。

本发明解决上述技术问题，所采用的技术方案是提供了一种可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，包括以下步骤：

a、将φ8.0～12.0mm高温合金初始线材表面处理后，在惰性气体保护下进行固溶退火处理，然后使用固定模单拉机拉拔减径至φ6.5±0.2mm；

b、然后使用连拉型辊模式拉丝机，将拉拔减径至φ6.5±0.2mm的线材减径至φ2.4mm≤规格<φ6.3mm的规格，得高温合金线材；

其中，步骤a中：当φ10.2mm<初始线材≤φ12.0mm时，分别在拉拔减径至φ10.0±0.2mm、拉拔减径至φ8.0±0.2mm和拉拔减径至φ6.5±0.2mm时，在惰性气体保护下再进行固溶退火处理；当φ8.2mm<初始线材≤φ10.2mm时，分别在拉拔减径至φ8.0±0.2mm和拉拔减径至φ6.5±0.2mm时，在惰性气体保护下再进行固溶退火处理；当φ8.0mm≤初始线材≤φ8.2mm时，在拉拔减径至φ6.5±0.2mm时，在惰性气体保护下再进行固溶退火处理；

步骤b中：当φ2.4mm≤所得高温合金线材<φ4.6mm时，在减径至φ4.8±0.2mm时，在惰性气体保护下进行固溶退火处理；

在步骤a和b的减径过程中，使用冷却液对线材进行冷却。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，步骤a中，所述φ8.0～12.0mm高温合金初始线材的号牌可选择gh4169、gh3030、gh3625或gh2132等。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，步骤a中，所述φ8.0～12.0mm高温合金初始线材的表面为酸洗状态；采用打磨方式进行表面处理，使其表面无毛刺、凹坑、划痕、裂纹等缺陷。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，步骤a中，所述φ8.0～12.0mm高温合金初始线材的一端为锥形，锥度为50°～70°。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，步骤a中，使用固定模单拉机拉拔减径时的出线速度不超过15m/min。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，步骤b中，使用连拉型辊模式拉丝机减径时的出线速度不超过1.5m/s。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，所述惰性气体为纯度大于99.99％的氮气。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，所述固溶退火处理的条件为：将线材升温至1060℃～1080℃，并恒温30min～60min，然后随炉冷却至室温。各阶段固溶退火处理的条件可以相同，也可以不同，只要在本发明范围内即可。

其中，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，所述冷却液为水或水溶性切削液。

优选的，上述可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，所述冷却液为水溶性切削液；冷却过程中，控制水溶性切削液温度不超过60℃。

本发明的有益效果：

本发明方法结合固定模单拉机和辊模式拉丝机的优点，将直进式高速线材轧机上生产的φ8～12mm线材，在固定模单拉机上减径至φ6.5±0.2mm，然后使用连拉型辊模式拉丝机将φ6.5±0.2mm的线材减径至φ2.4mm≤规格<φ6.3mm的不同规格。本发明方法不使用拉丝粉作为润滑剂、不使用固定模具而使用辊模进行减径，有效消除了线材表面的划伤、起皮、污物等；同时根据不同规格的初始线材和目标线材设计具体的固溶退火处理程序，保证了减径过程中，线材表面无毛刺、凹坑、划痕、裂纹等缺陷，从而使所制备的线材表面无质量缺陷，可作为高温合金铆钉生产用原材料，使其成材率由60％左右提高到90％以上。

具体实施方式

具体的，可用于提高高温合金铆钉成材率的高温合金线材制备方法，包括以下步骤：

a、将φ8.0～12.0mm高温合金初始线材表面处理后，在惰性气体保护下进行固溶退火处理，然后使用固定模单拉机拉拔减径至φ6.5±0.2mm；

b、然后使用连拉型辊模式拉丝机，将拉拔减径至φ6.5±0.2mm的线材减径至φ2.4mm≤规格<φ6.3mm的规格，得高温合金线材；

步骤b中：当φ2.4mm≤所得高温合金线材<φ4.6mm时，在减径至φ4.8±0.2mm时，在惰性气体保护下进行固溶退火处理；

在步骤a和b的减径过程中，使用冷却液对线材进行冷却。

本发明方法步骤a中，以直进式高速线材轧机上生产的φ8.0～12.0mm高温合金线材为初始线材，其牌号可选择为gh4169、gh3030、inconel625、incoloy825等。初始线材的来料状态决定了后续线材加工的表面质量，因此，除要求来料表面为酸洗状态外，还要求表面无毛刺、凹坑、划痕、裂纹等缺陷；因此，本发明使用打磨方式对线材表面进行修整。

因模具进口的开口端面形状为喇叭口，为了不损伤模具，最好是做成锥形。因此步骤a中，使初始线材的一端为锥形，锥度为50°～70°，将初始线材锥形端进入固定模单拉机。

由于材料存在变形的极限，超过变性极限再继续减径可能会产生丝材断裂等问题，基于对线材的加工硬化进行研究，本发明对不同规格的初始线材和目标线材设计具体的固溶退火处理程序，将线材变形塑性发挥到最大，以保证所得高温合金线材的质量；同时进行固溶退火处理，可使线材为固溶退火状态，保证减径过程中，线材表面无毛刺、凹坑、划痕、裂纹等缺陷，保证材料的表面状态没有损坏。

步骤a中：当φ10.2mm<初始线材≤φ12.0mm时，分别在拉拔减径至φ10.0±0.2mm、拉拔减径至φ8.0±0.2mm和拉拔减径至φ6.5±0.2mm时，在惰性气体保护下再进行固溶退火处理；当φ8.2mm<初始线材≤φ10.2mm时，分别在拉拔减径至φ8.0±0.2mm和拉拔减径至φ6.5±0.2mm时，在惰性气体保护下再进行固溶退火处理；当φ8.0mm≤初始线材≤φ8.2mm时，在拉拔减径至φ6.5±0.2mm时，在惰性气体保护下再进行固溶退火处理；步骤b中：当φ2.4mm≤所得高温合金线材<φ4.6mm时，在减径至φ4.8±0.2mm时，在惰性气体保护下进行固溶退火处理。举例说明如下：

以初始线材＝φ12.0mm、目标高温合金线材＝φ3.0mm为例，其流程为：φ12.0mm初始线材→固溶退火处理→拉拔减径至φ10.0±0.2mm→固溶退火处理→拉拔减径至φ8.0±0.2mm→固溶退火处理→拉拔减径至φ6.5±0.2mm→固溶退火处理→减径至φ4.8±0.2mm→固溶退火处理→减径至φ3.0mm，得目标高温合金线材；

以初始线材＝φ8.0mm、目标高温合金线材＝φ5.0mm为例，其流程为：φ8.0mm初始线材→固溶退火处理→拉拔减径至φ6.5±0.2mm→固溶退火处理→减径至φ5.0mm，得目标高温合金线材。

为保证线材表面的变形的均匀变形，步骤a中，使用固定模单拉机拉拔时的出线速度不超过15m/min，步骤b中，使用连拉型辊模式拉丝机减径时的出线速度不超过1.5m/s。

本发明中固定模单拉机的型号为d800，连拉型辊模式拉丝机的型号为dz560-6，也采用本领域内常规型号。

本发明中根据线材规格，需要进行一次或多次固溶退火处理，各阶段固溶退火处理的条件可以相同，也可以不同，只要在本发明范围内即可。固溶退火处理条件为：将线材(经过减径后线材一般为室温状态)升温至1060℃～1080℃，并恒温30min～60min，然后随炉冷却至室温。固溶退火处理优选在纯度大于99.99％的氮气中进行。

在步骤a拉拔减径和步骤b减径过程中，需要使用冷却液对线材进行冷却，为保证设备寿命和目标高温合金线材质量，需要控制冷却液温度不超过60℃。冷却液可使用水或水溶性切削液。

其中，水溶性切削液是由极压剂、防锈剂、矿物油及多种表面活性剂组成，其既有乳化油的润滑性、极压性而且又具备合成切削液的环保性能、优异的清洗性能、使用周期长等性能；更能避免因冷却不好，线材表面出现氧化，润滑不好，线材表面出现划痕等影响最终成品质量的问题；因此冷却液优选水溶性切削液。

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。

实施例1：采用本发明制备gh4169线材

a、将直进式高速线材轧机上生产的φ12.0mmgh4169初始线材采用打磨方式进行表面处理后，在99.99％氮气保护下进行固溶退火处理；然后将使初始线材锥度为60°的一端进入固定模单拉机中，以5m/min的出线速度拉拔减径至φ10.0mm，然后在99.99％氮气保护下进行固溶退火处理；然后继续以5m/min的出线速度拉拔减径至φ8.0mm，然后在99.99％氮气保护下进行固溶退火处理；然后继续以8m/min的出线速度拉拔减径至φ6.5mm，然后在99.99％氮气保护下进行固溶退火处理；

b、使用连拉型辊模式拉丝机将固溶退火处理后的φ6.5mm线材，以1m/s的出线速度减径至φ4.8mm，然后在99.99％氮气保护下进行固溶退火处理；然后继续以1m/s的出线速度减径至φ4.0mm，得gh4169高温合金线材；