[发明专利]一种NiTi合金管坯高速率热挤压模具

说明书

本申请是中国发明专利申请的分案申请，原申请的申请日：2005年4月27日，申请号：200510046321.6，发明创造名称：一种NiTi合金管坯高速率热挤压方法及其专用模具，公开号：CN1853815A；由于原申请中的热挤压方法和专用模具不属于一个总的发明构思，申请人按照审查员老师要求而提出此分案申请。

技术领域

本发明涉及合金管坯热挤压成形技术，具体为一种NiTi形状记忆合金管坯热挤压模具，主要应用于NiTi合金管坯热挤压工艺成形。

背景技术

NiTi合金，其成分为Ni50.8％Ti(at)。目前这种合金制作管接头用管和以管为一次加工产品时，通常采用机械加工钻孔的方法，其缺点是加工效率低、费时费料、成本高，并且合金的性能依赖于锻坯微观组织的好坏。中国专利申请(申请号为01140301.2)公开了一种由粉末直接制备NiTi形状记忆合金管接头用管的方法，可以显著降低综合成本，但由于通过反应热烧结成形，合金氧含量相对高，性能稍差，不能满足更高要求的使用性能。

金属热挤压成形，对于铜、铝及其合金来说，已是很成熟的技术，但对于NiTi合金来说，热挤压的历史还比较短。主要是由于合金变形抗力大(800℃下的热加工变形抗力相当于低合金钢室温冷加工的变形抗力)，挤压温度高，采用传统的穿孔挤压工艺很难成形；另外，NiTi合金在加热和形变中吸氧倾向严重，对热处理和润滑工艺要求很高，挤管时容易出现裂纹、偏心和皱折等缺陷，废品率高，是一种难加工型材。中国专利申请(申请号为92109984.3)公开了一种管坯冷拉的工艺方法，但对其管坯的包套热挤压方法没有详细的说明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NiTi合金管坯高速率热挤压模具，它可以降低成本，并提高产品的质量和生产效率。

本发明的技术方案是：

一种NiTi合金管坯高速率热挤压方法，其特征在于工艺流程是：熔炼→锻造→机加工挤压坯料→挤压坯料预热→挤压坯料涂润滑剂→挤压坯料加热→模具预热→模具涂润滑剂→热挤压→退火，具体热挤压步骤如下：

1)坯料润滑及加热

将NiTi合金坯料低温预热至100℃～120℃，将润滑剂均匀地喷涂在坯料表面上；然后将表面涂有润滑剂的坯料放入高温炉中继续加热至960～1130℃，保温20～30分钟，采用惰性气体保护加热的方式；

2)模具润滑及加热

将模具预热至100℃～200℃喷涂润滑剂后继续加热至300℃～500℃，均采用整体加热方式；

3)热挤压

将加热的坯料放入预热的模具挤压，挤压速度为400～500mm/s；

4)退火。

所述步骤4)中，挤压后管坯进行去应力退火，于700～750℃装炉，加热至800～850℃，保温30分钟～1小时后水冷。

所述坯料表面的润滑剂为Ti-5D或Ti-1200玻璃润滑剂。

所述模具表面的润滑剂采用石墨粉，具有冷却模具，易脱模的特点。

一种NiTi合金管坯高速率热挤压专用模具，具有挤压轴、挤压针、挤压凹模，该模具的挤压凹模采用分瓣式组合挤压凹模；该模具的挤压针前端带有锥度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)材料利用率高。采用本发明材料利用率可达89％，同机械加工钻孔制作管坯的方法相比，材料利用率提高18％。

(2)管坯微观组织质量好。采用本发明，管坯经过挤压后，合金的组织为细小等轴晶(约30μm)，明显优于挤压前(约100μm)。

(3)本发明采用高速率挤压，使坯料温降减少27％，变形抗力小，模具寿命长。

(4)本发明采用惰性气体保护的方法加热，坯料可加热到更高温度而不氧化，极大的降低变形抗力，减少了设备的吨位。

(5)生产成本低。与机加工钻孔生产管坯的方法相比，采用本发明生产效率提高一倍，生产成本降低50％以上。

(6)装置简单。本发明在模具结构上采用分瓣式组合挤压凹模，使模具更换简单，模具寿命可以提高3倍。另外，采用前端带锥度的挤压针，利于管坯成形。

(7)本发明模具在生产管坯时，进行整体加热，使模具均匀热透，可以减少坯料温度降低。

附图说明

图1为挤压模具结构图。1、上底板；2、淬硬垫板；3、挤压轴；4、挤压针；41、挤压针前端；5、挤压垫；6、挤压坯料；7、分瓣式组合挤压凹模；8、应力套；9、底座；10、定位销。

图2为挤压轴结构示意图。

图3为挤压针结构示意图。