[發明專利]一種制備鋁鎂包覆雙層管的半固態臥式擠壓模具及方法

有效

• 申請號: 201610016284.2
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105499299B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 王開坤;李孝威;江紅軍;付金龍;馬春梅
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21C25/06
• 分類號: B21C25/06;B21C23/24;B21C29/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明涉及一種制備鋁鎂包覆雙層管的半固態臥式擠壓模具及方法，該包覆管內層為鎂合金，外層為鋁合金。所述方法包括坯料的準備、二次加熱、半固態成形。成形時把模具預熱到250?300℃，將準備好的固相率為70％?90％的鋁、鎂合金半固態坯料放入擠壓腔內進行擠壓，獲得壁厚2?10mm的鋁鎂包覆雙層管。本發明生產效率高，工藝流程短，耗能更少；且生產工藝簡單，控制較為容易，充分利用了現有的成熟擠壓設備。所得管材界面上實現了冶金結合，且沒有焊縫，強度、熱導率、可靠性比常見的邦迪管高，重量更輕，可以替代邦迪管作為汽車、家電等設備的換熱管。

技術領域

本發明涉及一種制備鋁鎂包覆雙層管的臥式擠壓模具及方法，特別是一種半固態臥式擠壓的模具及方法。

背景技術

包覆雙層管是指內層、外層由異種金屬，通過一定的加工方法制備而成的管材，其中內外層材料分別具有不同的性質，能夠滿足不同工作環境的要求。目前，包覆雙層管在石油工業、航空航天、家電制造、汽車工業等領域都有廣闊的應用前景。隨著我國經濟的不斷發展，國民工業對于包覆管材的需求不斷增加，對管材的性能和質量有了越來越高的要求。另外，由于我國環境問題日益突出，能源矛盾凸顯，對包覆雙層管的生產工藝提出了綠色化、短流程化、耗能低、成材率高等要求。鋁鎂包覆雙層管是一種性能優異且應用潛力巨大的包覆管材。其外層的鋁合金具有密度低，強度高，導熱性好，易加工的特點。內層鎂合金具有切削性能好，中性、堿性環境耐腐蝕性能強，抗沖擊性強，比強度大等優點。鋁鎂包覆雙層管能夠替代目前在汽車和家電領域廣泛采用的不銹鋼-銅雙層管(又稱邦迪管)，具有廣闊的市場潛力。

目前廣泛采用的金屬包覆雙層管的生產工藝主要有液壓脹形法、爆炸焊接法、拉拔包覆法、復合板釬焊法、離心鑄造法。

液壓脹形法是指將內外管預裝配好后，密封內層管的兩端并充入高壓液體，利用液壓脹大使得內層管發生塑性變形，外層管發生彈性變形，釋放壓力后外層管彈性變形恢復，內管塑性變形不恢復，從而產生殘余應力，達到緊密貼合。這種方法結合力比較小，只能達到機械結合不能實現界面上的冶金結合，并且密封內管技術難度較大，難以大量生產。

爆炸焊接法是利用在管內引爆炸藥，爆炸的沖擊波在內外管的界面上產生巨大的壓力，并且產生高溫，使得界面上的金屬在高溫高壓下發生原子擴散從而產生冶金結合。這種方法只能生產長度較短，管徑較粗的包覆管。并且爆炸難以控制，生產危險性高。

拉拔包覆法，是將預裝配好的內外雙層管坯在拉拔模具內進行同時減徑或擴徑拉拔，拉拔過程中內外層金屬同時發生塑性變形并且在界面上受到巨大壓力，這使得界面上發生原子擴散而實現冶金結合。這種方法必須對坯料進行預加工與裝配，并且拉拔過程中耗能較高，所得產品表面質量差。

復合板釬焊法是專門用于生產邦迪管的工藝。它是指將精軋不銹鋼薄板帶雙面鍍銅后進行720°卷曲在芯棒上，加熱后銅融化作為釬料填滿焊縫，從而獲得不銹鋼-銅雙層包覆管。這種方法生產工藝成熟，但是對精軋鋼板的尺寸要求很高，同時釬焊的焊縫強度較低，是其結構短板。

離心鑄造法是在離心力的作用下，通過先后加入兩種金屬液獲得雙層管坯的方法。得到管坯后還需要后續加工才能得到包覆管產品。這種方法在界面上實現了冶金結合，但是還需要后續加工，并且通常內表面質量較差。同時，對于兩種金屬的要求比較高，需要各種物理性能相似。

因此，開發一種高效率、短流程、綠色化，并且界面結合強度高的生產工藝是有必要的。

發明內容

本發明提出一種高效率、高質量的半固態臥式擠壓成形方法，并設計了一套擠壓模具。

這種方法能耗低、流程短，界面能達到高強度的冶金結合，其模具結構靈活，復用性好。