[发明专利]一种连铸拉拔高效成形纯铜毛细管的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，特别是提供了一种连铸拉拔高效成形纯铜毛细管的方法。

背景技术

纯铜管材按规格可分为：大直径管(外径≥φ80mm)、中直径管(外径φ30～80mm)、小直径管(外径φ3.0～30mm)和毛细管(外径≤φ3.0mm)。其中，纯铜毛细管的一般规格范围为(外径×壁厚，下同)φ0.5～3.0mm×0.1～0.5mm。纯铜毛细管是仪器仪表、电冰箱、制冷机、空调器等制冷行业中不可缺少的关键材料。近年来，由于我国装备制造业、家电产业快速发展，纯铜毛细管的市场需求越来越大。

纯铜毛细管是铜加工业中生产难度较大的产品，除直径小加工难度大外，还要求内外表面清洁且极其光滑，表面粗糙度Ra≤0.2μm[见：钟卫佳，马可定，吴维治.铜加工技术实用手册.北京：冶金工业出版社，2007：P1148]。现有纯铜毛细管的加工方法主要有：①将半连续铸造实心铸坯热挤压成管坯后进行冷轧，然后带芯头拉拔，再进行多道次空拉至成品；②将普通连铸(冷型连铸)管坯铣面后进行轧制，然后带芯头拉拔，再经多道次空拉至成品；③将纯铜带材冷弯成管形，对接缝焊接成管后带芯头拉拔，再经多道次空拉至成品。这三种方法的共同特点是工艺繁杂，流程长，成材率低。此外，方法①由于高温挤压易粘铜使管坯表面产生较严重的重皮、夹层和深划沟等缺陷，降低了管坯表面质量，影响后续拉拔加工；方法②由于在工业生产环境下轧管机经常轧制不同的金属材料，润滑油不经常更换，轧制过程中易混入金属碎屑，影响毛细管表面质量，并有可能造成管坯划伤；方法③尽管以焊接代替轧制避免了各种不同金属材料混入毛细管内，提高了表面质量，但是容易因为焊缝而影响后续毛细管拉拔加工工艺和产品质量，扩口时在焊缝处容易发生开裂现象。

发明者等人开发的连续定向凝固生产管坯，然后直接盘拉的方法，是一种适合于小直径精密管材的短流程制备工艺[见：谢建新，娄花芬，王自东等.铜及铜合金精密管材短流程制备工艺.中国发明专利，ZL200710065281.9，2009-6-10]。由于该发明技术采用较大尺寸连铸管坯(外径15.0～50.0mm、壁厚1.0～5.0mm)进行拉拔加工，较适合于制备外径大于4.0mm的小直径管材[见：李耀群，易茵菲编著.现代铜盘管生产技术.北京：冶金工业出版社，2005：P10]。而对于外径小于3.0mm的毛细管，对管材内外表面光洁度和壁厚精度要求极高，采用较大尺寸的管坯生产毛细管将导致退火工序、酸洗工序和总加工工序增加，显著影响毛细管的成材率和内表面质量，因而该工艺难以满足高效制备高质量毛细管的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有纯铜毛细管加工过程中存在的因为焊缝而影响后续毛细管拉拔加工工艺和产品质量，扩口时在焊缝处容易发生开裂现象问题，提供一种短流程、低成本的纯铜毛细管制备方法。

本发明具体方法为：采用连续定向凝固方法制备外径5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm且内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的纯铜小直径薄壁管材，不经任何表面处理和中间退火，直接进行多道次大变形量拉拔加工，获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的纯铜毛细管；大变形量拉拔加工包括有芯拉拔和空拉拔；大变形量的拉拔道次加工率在1.35～1.60之间。

本发明的具体实施步骤为：

步骤1.连续定向凝固制备小直径薄壁纯铜管材，工艺为：将纯铜在1100～1250℃下熔化，采用下拉式或上引式连续定向凝固设备，以10～100mm/min的拉坯速度制备外径5.0～12.0mm、壁厚1.0～2.0mm的纯铜管材。

步骤2.经1～5道次带芯头的有芯拉拔，进行拉拔道次加工率在1.35～1.60之间的大变形量减壁、减径，使管材尺寸达到外径5.0mm、壁厚1.0mm以下。

步骤3.经1～9道次空拉拔，拉拔道次加工率在1.35～1.60之间，获得外径0.5～3.0mm、壁厚0.1～0.5mm的纯铜毛细管。

本发明的优点在于：

1)与传统毛细管加工方法相比，采用精密连铸生产小尺寸薄壁管材，然后直接拉拔加工，无需表面处理和中间退火，有利于大幅度缩短流程，提高生产效率，提高成材率，降低成本。

2)利用连续定向凝固管材具有光亮的内外表面，有利于获得表面质量优良的毛细管。

3)利用连续定向凝固管材具有连续柱状晶组织，其冷加工延伸变形能力显著优于各种铸造和变形组织管坯的特点，有利于提高道次加工率，减少加工道次。