[發明專利]鍛件模鍛用保溫粘接劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201010570922.8
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102092987A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 白敏;陳曉慈;李蓬川;任春媚;李丹
• 申請（專利權）人: 二重集團（德陽）重型裝備股份有限公司
• 主分類號: C04B26/10
• 分類號: C04B26/10;C04B26/14
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 楊冬

技術領域

本發明涉及模鍛成形技術領域，除可用作一股的模鍛件外，特別適合于大型復雜的航空、航天器械中使用的高溫合金、鈦合金及鋁合金模鍛件的保溫成形的粘接劑。

背景技術

鍛造特別是模鍛過程的保溫材料對產品成形具有關鍵作用，性能優良的模鍛用保溫材料不僅能保證模鍛順利地進行，還能延長模具的壽命，提高工件成形質量。世界各國對此都進行了大量的研究，形成了以包覆材料實現保溫的技術方式，主要有“硬包套”法和“軟包套”法。

“硬包套”法，即采用銅板或普通鋼板或不銹鋼板，通過焊接成銅套或不銹鋼套，再把絕熱棉包覆在合金鋼坯表面后裝上這些金屬套進行加熱和保溫鍛造。如申請號為86106477的“雙層包套擠壓鈦合金的方法”，它是在鈦合金鍛件上先包上薄的軟質鋼板、然后再包上軟質紫銅板，這種方法存在諸多缺點，如操作繁雜、模鍛時包套材料不能隨著鍛件金屬的變形而變形，只能使用一次效率低等。

而不用銅板或不銹鋼板的“軟包套”保溫鍛造技術，是采用具有保溫兼潤滑功能的“可粘貼絕熱棉”，適用于錘鍛、模鍛、熱擠壓、熱軋等多種熱加工工藝。相對“硬包套”保溫技術，“軟包套”具有以下優點：(1)成本較低，包套工序較方便；(2)當工件加熱時可以敞開一面不包絕熱棉時，工件升溫速度較快；(3)鍛造過程中可粘貼絕熱棉不會脫落，并伴隨鍛坯變形而變形；(4)理論上可以進行多火鍛造。如申請號為200510024208.8的“大型高溫合金渦輪盤的熱加工鍛造方法”，是將鍛件包覆后在爐中加熱，其加熱時間比常規加熱時間多3-6小時。申請號為200510024207.3的“GH742合金大鋼錠的保溫鍛造開坯方法”、申請號為200520039486.6的“一種可粘貼絕熱棉”、申請號為200510023801.0的“可粘貼絕熱棉及其制備方法”、申請號為200710042561.8的“一種高溫合金模鍛方法”，申請號為200910032912.6的“一種高溫合金圓錠鐓粗方法”的這些專利申請文件所公開技術均是用稱為雙粘接劑(淀粉及水玻璃)及軟化點700-850℃的玻璃粉作高溫粘接劑，把陶瓷纖維包覆到高溫合金上去后置于爐內加熱，然后進行鍛造。經試驗表明，均需要在200℃以下的溫度使用，鍛件包覆后還需在爐中長時間加熱，敞開一面不包絕熱棉實際會帶來后期操作上的問題，在實際使用過程中往往達不到理想的效果。同時由于“軟包套”還需要在鍛件表面形成一層潤滑劑有助于鍛件成型，因上述現有以水玻璃、硼砂為粘接劑，由于在高溫下放出的二氧化碳、水蒸汽等而形成的氣泡，使鍛件表面無法形成連續、均勻、致密的潤滑層，因此也不能發揮出應有的潤滑作用。

現有技術中還有申請號為200710118126.9的“熱加工溫控保溫材料及其制備方法和應用”，據述仍是用絕熱棉作保溫材料，絕熱棉與坯料直接接觸的表面稱為高溫粘性層，絕熱棉與模具接觸的表面稱為基底層，基底層與高溫粘性層之間的部分稱為中溫粘性層。當在壓機的壓應力作用下與坯料接觸的高溫粘性層能夠產生出較高的延伸率、基底層產生出高的抗壓強度，能夠避免模具與坯料直接接觸產生劇烈磨擦，而鍛件變形過程中與模具接觸緊密，可以得到要求形狀和尺寸的鍛件。中溫粘性層起粘接高溫粘性層、基底層和調節它們變形的作用。因此在同一塊絕熱棉中具有不同功能的三層材料，這三層材料的組成、結構均不同，所以其工藝復雜，不便于鍛件加工中使用。

到目前為止，上述專利無法使用的問題在于：在模鍛變形過程中高溫粘性層與坯料接觸時要產生潤滑作用，粘性層內的成分必須熔融成玻璃態，而這種玻璃態物質還需要自行粘接到坯料表面，在壓應力作用下發生剪切流動，以使坯料、高溫粘性層、基底層等之間發生變形，在劇烈條件下變形又保持完整，防止由于保溫材料破裂使坯料與模具直接接觸導致磨擦阻力增大，坯料溫度快速下降，從而使這種多層復合材料起到潤滑保溫作用。而合適的粘度又與溫度有關。比如用于高溫合金的高溫粘性層達到合適粘度的溫度一股在1050℃以上，用于鈦合金的高溫粘性層達到合適粘度的溫度在750℃以上。因此如何根據坯料材質、鍛造溫度確定這些材料的成分，然后再將它們制成纖維根據現有的陶瓷纖維制造技術都是無法實現的。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明所要解決的技術問題是提供能在鍛件表面形成一層連續、均勻、致密起保溫、潤滑作用的薄膜的保溫材料用粘接劑。