[發明專利]一種深孔殼體銅件的全纖維成形方法

在審

• 申請號: 201711377122.2
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108031723A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 吳洋;陳強;舒大禹;胡傳凱;夏祥生
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: B21C37/00
• 分類號: B21C37/00;B21C23/20;B21J5/08;C22F1/08;C22F1/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

本發明公開了一種深孔殼體銅件的全纖維成形方法，包括下料、均勻化退火、預成型、反擠壓、引縮、鐓底和去應力退火的步驟。下料為銅件形狀結構計算出所需原材料的體積，切去相應的銅棒長度下料；均勻化退火是將坯料在保護氣氛中進行熱處理，保溫溫度為400～600℃，保溫時間2～2.5h；預成型是在室溫下進行鐓粗制坯塑性變形；反擠壓為冷擠壓過程，變形量為60%左右；本發明采用多道次冷擠壓成形，使得深孔殼體銅件的金屬纖維和徑向組織不被破壞，在尺寸精度、表面質量、強韌性等方面獲得明顯改善。

技術領域

本發明涉及金屬塑性成形方法。

背景技術

銅及其合金屬于面心立方結構,有較多的滑移系,具有良好導電性、導熱性及優良的冷熱加工成形性能,并且化學性質比較穩定,在航空航天、船舶、兵器、電子等領域應用非常廣泛。對比相關文獻資料表明，深孔殼體銅件傳統的成形方法包括機械加工和熱成形。由于機械加工存在生產工序多、工藝流程長、能耗大、材料利用率低（小于50%）、生產效率低等劣勢，不利于大規模工業化生產；且材料機械加工制備的深孔殼體銅件除在尺寸精度和表明質量能滿足構件要求外，其強度和韌性的不足，使得深孔殼體銅件在服役過程中容易開裂，導致構件失效。而熱成形銅件在表面質量和尺寸精度上總是差強人意，需要留有較多的加工余量，機械加工同樣也會破壞金屬纖維和徑向組織，導致強度和使用壽命降低。

相較于傳統的機械加工和熱成形方法，冷擠壓成形制備深孔殼體銅件具有材料利用率高，能耗低，表面質量好，生產效率高、構件強度和韌性好、耐磨性和耐腐蝕性好。冷擠壓制備深孔殼體銅件除構件上下兩端留有少量的機械加工余量外，其余部分直接成形后就能達到構件尺寸和表面粗糙度的要求，降低生產成本，適合大批量生產。為了進一步提高深孔殼體銅件的一致性和使用穩定性，采用多道次冷擠壓成形，在構件中保留金屬纖維流線，克服傳統成形工藝機械加工等成形構件強度和韌性不足的缺陷。

發明內容

本發明提出一種深孔殼體銅件的全纖維冷擠壓成形方法，采用多道次冷擠壓成形，使得深孔殼體銅件的金屬纖維和徑向組織不被破壞，在尺寸精度、表面質量、強韌性等方面獲得明顯改善。

本發明通過以下措施實現的：

上訴深孔殼體銅件的全纖維成形方法，包括以下步驟：

（1）下料：依據設計的深孔殼體銅件形狀結構，計算出所需原材料的體積，選取合適的坯料尺寸，切去相應的銅棒長度，銅棒的直徑為φ15～18mm；銅材料主要為黃銅、青銅、純銅等。

（2）均勻化熱處理：將步驟（1）所得的坯料放入保護氣氛中進行熱處理，隨爐升溫到溫度為400～600℃，保溫時間2～2.5h，隨后在保護氣氛下進行隨爐冷卻。

（3）預成型：將步驟（2）所得均勻化處理后的坯料放入鐓粗制坯模具模腔內，在坯料表面和模具模腔內表面均勻涂抹一層潤滑劑，對坯料進行鐓粗制備冷塑性變形，獲得預制坯。

（4）反擠壓：將步驟（3）所獲得的深孔殼體銅件預制坯放入反擠壓模具模腔內，在三向應力作用下，對深孔殼體銅件預制坯進行冷擠壓塑性變形，在預制坯表面和模腔內表面均勻涂上一層潤滑劑，使得深孔殼體銅件周向壁厚差小于0.2mm、內表面粗糙度小于Ra0.6；獲得了較好的內表面質量。

（5）引縮：將步驟（4）所獲得的深孔殼體銅件預成型件放入引縮模具模腔內，不將冷擠壓所用的小沖頭取出，以保證成形件的內表面質量，進行冷擠壓變薄拉深過程，在預成型件表面和模腔內表面均勻涂上一層潤滑劑，使得深孔殼體銅件外表面粗糙度小于Ra0.8。

（6）鐓底：將步驟（5）所獲得的深孔殼體銅件預成型件放入鐓底模具模腔內，不將冷擠壓所用的小沖頭取出，以保護成形件的內表面，進行冷鐓底變形，在預成型件表面和模腔內表面均勻涂上一層潤滑劑。