[發(fā)明專(zhuān)利]一種制備金屬薄壁微管的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310278873.4
• 申請(qǐng)日: 2013-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103331582A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23P15/00
• 分類(lèi)號(hào): B23P15/00;B21D22/20;B21D37/16;B21D37/10
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬薄壁管的制備方法，屬于金屬管材制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬薄壁微管通常指的是外徑在5毫米以下的管材，在電子、機(jī)械、醫(yī)療、機(jī)器人等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的金屬管材成形方法主要有拉拔、擠壓和軋制等，這些方法對(duì)于鋼、鋁合金、銅合金等塑性較好的金屬材料進(jìn)行加工時(shí)有較好的成形效果，但是對(duì)難加工金屬，如鎂合金等進(jìn)行加工時(shí)則很難成形。超塑性成形是難變形金屬材料成形的重要方法,超塑性變形是指金屬材料在較高的溫度和較低的變形速率條件下變形時(shí)延伸率顯著提高和變形抗力明顯降低的現(xiàn)象。相對(duì)來(lái)說(shuō)，超細(xì)晶材料中更容易發(fā)生超塑性，這是由于在超細(xì)晶材料中晶界滑動(dòng)機(jī)制起到重要的變形機(jī)制，這一類(lèi)超塑性也成為細(xì)晶超塑性。以往的研究發(fā)現(xiàn)劇烈塑性變形（severe?plasticity?deformation,?SPD）是制備超細(xì)晶材料的有效方法，并且利用SPD方法可以制備出超塑性的材料，其超塑性條件下的最大延伸率也較其他方法得到的超細(xì)晶材料的延伸率更高。

雖然超塑性變形可以提高材料在變形過(guò)程中的應(yīng)變量，然而在以往的研究中發(fā)現(xiàn)依靠傳統(tǒng)的超塑性成形方法制備仍然難以滿足金屬薄壁微管的成形要求，主要是由于傳統(tǒng)的超塑性成形方法不利于加工尺寸精度高的管件。

因此，需要一種新的制備薄壁金屬管的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備金屬薄壁微管的方法，本發(fā)明由預(yù)處理、制坯、母模拉伸三部分組成，將管坯放置在母模之中，以凸模減薄管坯壁厚的方法，這種變形條件下管坯只收到壓應(yīng)力作用，金屬材料在壓應(yīng)力條件下比拉應(yīng)力條件下更容易發(fā)生塑性變形，因而可以最大程度發(fā)揮材料塑性；與拉拔、擠壓等傳統(tǒng)工藝相比，母模拉伸的管材的直度、同心度、壁厚等尺寸精度更高，并且可以制備出長(zhǎng)度較長(zhǎng)的薄壁管材，具有加工精度高、成品率高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種制備金屬薄壁微管的方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）預(yù)處理：對(duì)金屬原材料采用劇烈塑性變形的方法對(duì)材料進(jìn)行處理，得到具有超細(xì)晶的顯微組織，使金屬材料具有盡可能高的塑性，以達(dá)到充分細(xì)化晶粒，降低中間相尺寸，減小材料的各向異性；

（2）制坯：將經(jīng)過(guò)劇烈塑性變形預(yù)處理的原材料經(jīng)過(guò)壓力加工和機(jī)加工后制成圓管形粗坯，隨后將粗管坯在精密磨床上精磨形成精管坯；精管坯的一端為固定端，用于方便固定工件；

（3）母模拉伸：將所述精管坯固定在母模拉伸裝置的哈夫母模內(nèi)，使哈夫母模型腔和精管坯外部完全貼合在一起，所述固定端的一端伸入哈夫母模中；模芯穿過(guò)管坯，模芯尺寸略大于管坯的內(nèi)徑，模芯、哈夫母模和管坯同軸，反復(fù)拉拔模芯，模芯的運(yùn)動(dòng)方向與管坯的軸向方向一致，通過(guò)在管坯內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的模芯擠壓管壁降低管壁厚度，通過(guò)更換不同尺寸的模芯不斷減薄管坯的壁厚，最終制備出薄壁金屬管。

優(yōu)選地，所述劇烈塑性變形方法為通道轉(zhuǎn)角擠壓、往復(fù)擠壓或三維鍛造。

優(yōu)選地，所述劇烈塑性變形的變形溫度在金屬材料的再結(jié)晶溫度附近。

優(yōu)選地，所述母模拉伸裝置設(shè)有溫控系統(tǒng)；所述哈夫母模上加工加熱孔和測(cè)溫孔，加熱孔中安裝加熱裝置，測(cè)溫孔中安裝測(cè)溫裝置，加熱裝置和測(cè)溫裝置分別連接所述溫控系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述母模拉伸裝置上設(shè)有應(yīng)力傳感器，應(yīng)力傳感器設(shè)置在活動(dòng)模架與鋼絲索之間。

優(yōu)選地，所述固定端的形狀為臺(tái)階狀或者圓臺(tái)狀，固定端的最小外徑大于管坯外徑。

優(yōu)選地，所述模芯包括拉拔凸模和凸模桿，拉拔凸模的外徑略大于管坯的內(nèi)徑；拉拔凸模穿套固定在凸模桿上，凸模桿通過(guò)夾頭安裝在母模拉伸裝置機(jī)架的導(dǎo)軌上，以保證拉拔凸模在工件軸線方向上運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述哈夫母模通過(guò)油缸和滑塊實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟和閉合。

優(yōu)選地，步驟（1）中所述晶粒的晶粒度為微米級(jí)或亞微米級(jí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：