[发明专利]用于管材的等通道变截面挤压模具及挤压成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝、铜、钢等金属管材的成形领域，具体是一种等通道变截面挤压模具及挤压成形方法。

背景技术

在航空、航天、汽车和机械设备等领域无不涉及管件和管套的使用。以飞机为例，管路系统是飞机的生命线，它的性能好坏直接影响到飞机的整体性能，如果把发动机比作飞机的心脏，那么管路就像是飞机的血管。因此提高管路系统的技术水平，对提高飞机性能非常重要。

目前市场上用于管路系统的金属管多采用传统的成形方式，并多为无缝管(包钢科技，2002，2：21)。这种管材的特点是壁厚越厚，它就越具有经济性和实用性，壁厚越薄，它的加工成本就会大幅度上升，且在使用过程中易开裂。从国际和国内两个市场来看，无缝管的现有生产能力均已大于需求，所以，如何发挥现有机组的生产能力，开发出高强度等级、高性能的管类零件，以满足科研和生产需求是材料研究所面临的前沿挑战和发展急需。

作为无缝管的制造方法，多采用穿孔轧制，即：通过穿孔机对圆坯料进行穿孔扎制之后，通过芯棒式无缝管扎机、芯棒扎管机等进行延伸扎制，再通过定径机等进行定径扎制得到无缝管。这种传统方式生产出来的管材内外表面会存在一些缺陷，对于航空液压用管材，由于承受高压力，如果存在微小米粒状的缺陷，则管就会以缺陷为起点破裂，存在引发大事故等的危险性。目前已有很多发明针对无缝管的制造方法进行研究，以提高穿孔扎制管材的内外表面特性来抑制其缺陷，日本住友金属工业株式会在公开号为CN101980802A的专利申请中提出的一种无缝管的制造方法，以及金龙精密铜管集团股份有限公司在公开号为CN101569893的专利申请中提出的一种铝或铝合金无缝管的制造方法，都是通过改进穿孔轧制的方式来制造无缝管。这些方式在一定程度上可以提高管材的性能，但其设备较为复杂，成形不易，成本较高且对管材性能的改善程度不太明显。这些研究只是针对于改善管材的制造工艺，而未从管材的后续成形方式上进行探索，所以对已成形好的管材很难进行进一步的工艺设计，其工业应用受到一定的限制。

现有很多发明技术针对棒材、线材进行挤压、拉拔、扭转等后续加工以达到细化晶粒，提高性能的目的。西北工业大学在公开号为CN201371172的专利申请中提出的一种变通道挤压模具，和公开号为CN201711480U的专利申请中提出的一种用于长轴类锻件制坯的胎模，以及公开号为CN201862645U的专利申请中提出的一种制备变通道超细晶铜铝线材的装置，都是采用由圆截面变为椭圆截面，再由椭圆截面变为圆截面的变截面扭转式模具型腔成形预制工件，具有结构简单、载荷小、成本低和效率高的特点，能广泛应用于钢铁和有色金属的棒材及线材生产，以及大型轴类零件、高速钢和粉末冶金等难变形材料的制坯，但目前还未有人采用这种简便的后续加工方法用于管材。

上述传统的制管工艺难以满足日益发展的航空工业需求，由于强度不够和变形织构的影响在使用过程中会出现开裂现象，严重时会影响到飞机管路的安全及可靠性。本发明提出了一种改善管材性能的等通道挤压模具及挤压成形方法，能够应用于高强度、高性能金属管成形的科研和生产领域。

发明内容

为克服现有技术中存在的出现开裂的不足，本发明提出了一种用于管材的等通道变截面挤压模具及挤压成形方法。