一种适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺

1.本发明涉及一种适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺及模具，属于热加工技术领域。


背景技术：

2.金属挤压在塑性成形中是一种先进的方法，随着金属加工业的快速发展，挤压加工技术得到了广泛应用。其中热挤压可以连续成型，有利于提高生产效率，常被应用于普通等截面的长形件、型材、管材、棒材及各种机器零件的制备。
3.但对于钛合金等难变形、导热性差的材料，常规热挤压仍存在一些问题：(1)材料在热挤压过程中易与模具粘连，使残渣残留于挤压筒，增大挤压力，降低成型效率；(2)热挤压过程中温度较高的坯料与温度较低的模具直接接触，表层与中心易产生较大温差，使金属流动不均匀，导致坯料表面层产生较大的附加拉应力，挤压后坯料表面易形成裂纹，降低材料成品率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其目的在于利用固-液双包覆介质提高难变形材料的生产效率和材料利用率。
5.为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
6.一种适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，步骤为：
7.将挤压制件置于固体介质中后抽真空并焊接密封，随后将密封后的挤压制件放入高温箱式炉中进行预热，预热后将挤压制件置于含有液体介质的挤压筒中，挤压筒内液体介质的上下方均放置垫片。
8.进一步地，焊接密封时，采用氩弧焊密封。
9.进一步地，预热温度为1000～1200℃，预热时间为0.5～1h。
10.进一步地，固体介质采用耐热钢，固体介质上下盖厚度不小于5mm，外壁壁厚不小于5mm。
11.进一步地，液体介质采用油基润滑剂。
12.进一步地，垫片采用石墨。
13.本发明的有益效果是：
14.(1)本发明所述的固-液双包覆静液挤压工艺采用固体介质包裹坯料，减少了坯料在热挤压过程中因吸氢吸氧导致的脆化，同时降低了坯料表面与中心的温度差，使金属流动均匀，减少裂纹的产生。
15.(2)本发明所述的固-液双包覆静液挤压工艺采用液体介质隔离固体介质与挤压凹模，发挥了润滑作用，减少了因固体介质与模具粘连而产生的残渣，从而提高了模具使用寿命。
16.(3)本发明所述的固-液双包覆静液挤压工艺采用固-液双包覆介质，以液体介质-固体介质、固体介质-坯料的形式，使高温坯料与低温模具不直接接触，减少坯料表层散热，降低坯料表面与中心的温度差，保证坯料内部组织均匀性。
17.(4)本发明所述的固-液双包覆静液挤压工艺减少了难变形材料热加工过程中易出现的裂纹和表面粘连，提高了材料表面成形质量和材料利用率。
附图说明
18.图1为在挤压腔内难变形材料坯料挤压前示意图；
19.图2为实现本发明方法的挤压工艺示意图。
20.附图标记说明：
21.挤压凸模1、垫片2、液体介质3、固体介质4、挤压制件5、挤压凹模6。
具体实施方式
22.下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述：
23.实施例1
24.(1)首先将烧结态钛基复合材料进行车削加工，放入中碳钢罐状固体介质内，其中包套高度为60mm，外圆直径为52mm，内圆直径为40mm，底厚5mm；
25.(2)将包裹复合材料的罐状固体介质抽真空后，采用氩弧焊焊接封口；
26.(3)将密封后的坯料放入高温箱式炉中进行预热，预热温度为1100℃，预热时间为45min；
27.(4)在挤压凹模上放置石墨垫片防止液体介质溢出；
28.(5)加入油基润滑剂作为液体介质后，置入包裹钛基复合材料的罐状固体介质，随后放置石墨垫片隔开液体介质与挤压凸模；
29.(6)进行固-液双包覆静液挤压后得到钛基复合材料棒材，其尺寸为16mm
×
500mm。挤压过程中，挤压比为11:1。
30.挤压腔内难变形材料坯料挤压前示意图如图1所示，包含：挤压凸模1、垫片2、液体介质3、固体介质4、挤压制件5、挤压凹模6。挤压凸模1和挤压凹模6之间上下方均设有石墨垫片2，在上下垫片之间加有液体介质3，挤压制件5经固体介质4真空密封后，置于液体介质3中。
31.图2为本发明挤压工艺示意图。
32.实施例2
33.(1)首先将烧结态钛基复合材料进行车削加工，放入中碳钢罐状固体介质内，其中包套高度为60mm，外圆直径为52mm，内圆直径为40mm，底厚5mm；
34.(2)将包裹复合材料的罐状固体介质抽真空后，采用氩弧焊焊接封口；
35.(3)将密封后的坯料放入高温箱式炉中进行预热，预热温度为1150℃，预热时间为0.5h；
36.(4)在挤压凹模上放置石墨垫片防止液体介质溢出；
37.(5)加入油基润滑剂作为液体介质后，置入包裹复合材料的罐状固体介质，随后放置石墨垫片隔开液体介质与挤压凸模；
38.(6)进行固-液双包覆静液挤压后得到钛基复合材料棒材，其尺寸为16mm
×
500mm。挤压过程中，挤压比为11:1。
39.本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都视为本发明保护范围之内。


技术特征：
1.一种适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其特征在于：步骤为：将挤压制件置于固体介质中后抽真空并焊接密封，随后将密封后的挤压制件放入高温箱式炉中进行预热，预热后将挤压制件置于含有液体介质的挤压筒中，挤压筒内液体介质的上下方均放置垫片。2.如权利要求1所述的适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其特征在于：焊接密封时，采用氩弧焊密封。3.如权利要求1所述的适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其特征在于：预热温度为1000～1200℃，预热时间为0.5～1h。4.如权利要求1所述的适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其特征在于：固体介质采用耐热钢，固体介质上下盖厚度不小于5mm，外壁壁厚不小于5mm。5.如权利要求1所述的适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其特征在于：液体介质采用油基润滑剂。6.如权利要求1所述的适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺，其特征在于：垫片采用石墨。

技术总结
本发明属于热加工技术领域，公开了一种适用于难变形金属材料的固-液双包覆静液挤压工艺。将坯料置于固体介质中后抽真空并焊接密封，随后将密封后的坯料放入高温箱式炉中进行预热，预热后将坯料置于含有液体介质的挤压筒中，挤压凸模与液体介质之间放置垫片防止液体溢出。本发明所述固-液双包覆静液挤压工艺采用固体及液体双层润滑结构，避免挤压坯料与挤压模具直接接触，可大大降低挤压力并有效防止模具与挤压筒的粘连和磨损问题，同时减少坯料表层散热，降低坯料表面与中心的温度差，保证坯料内部组织均匀性，提高模具使用寿命、材料表面成形质量和材料利用率。表面成形质量和材料利用率。表面成形质量和材料利用率。


技术研发人员：冯养巨 陆云彬 刘雪松 王雷刚
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/8/14