[发明专利]一种制备金属薄壁微管的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种金属薄壁管的制备方法，属于金属管材制备技术领域。

背景技术

金属薄壁微管通常指的是外径在5毫米以下的管材，在电子、机械、医疗、机器人等领域有广泛的应用。传统的金属管材成形方法主要有拉拔、挤压和轧制等，这些方法对于钢、铝合金、铜合金等塑性较好的金属材料进行加工时有较好的成形效果，但是对难加工金属，如镁合金等进行加工时则很难成形。超塑性成形是难变形金属材料成形的重要方法,超塑性变形是指金属材料在较高的温度和较低的变形速率条件下变形时延伸率显著提高和变形抗力明显降低的现象。相对来说，超细晶材料中更容易发生超塑性，这是由于在超细晶材料中晶界滑动机制起到重要的变形机制，这一类超塑性也成为细晶超塑性。以往的研究发现剧烈塑性变形（severe plasticity deformation, SPD）是制备超细晶材料的有效方法，并且利用SPD方法可以制备出超塑性的材料，其超塑性条件下的最大延伸率也较其他方法得到的超细晶材料的延伸率更高。

虽然超塑性变形可以提高材料在变形过程中的应变量，然而在以往的研究中发现依靠传统的超塑性成形方法制备仍然难以满足金属薄壁微管的成形要求，主要是由于传统的超塑性成形方法不利于加工尺寸精度高的管件。

因此，需要一种新的制备薄壁金属管的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备金属薄壁微管的方法，本发明由预处理、制坯、母模拉伸三部分组成，将管坯放置在母模之中，以凸模减薄管坯壁厚的方法，这种变形条件下管坯只收到压应力作用，金属材料在压应力条件下比拉应力条件下更容易发生塑性变形，因而可以最大程度发挥材料塑性；与拉拔、挤压等传统工艺相比，母模拉伸的管材的直度、同心度、壁厚等尺寸精度更高，并且可以制备出长度较长的薄壁管材，具有加工精度高、成品率高的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种制备金属薄壁微管的方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）预处理：对金属原材料采用剧烈塑性变形的方法对材料进行处理，得到具有超细晶的显微组织，使金属材料具有尽可能高的塑性，以达到充分细化晶粒，降低中间相尺寸，减小材料的各向异性；

（2）制坯：将经过剧烈塑性变形预处理的原材料经过压力加工和机加工后制成圆管形粗坯，随后将粗管坯在精密磨床上精磨形成精管坯；精管坯的一端为固定端，用于方便固定工件；

（3）母模拉伸：将所述精管坯固定在母模拉伸装置的哈夫母模内，使哈夫母模型腔和精管坯外部完全贴合在一起，所述固定端的一端伸入哈夫母模中；模芯穿过管坯，模芯尺寸略大于管坯的内径，模芯、哈夫母模和管坯同轴，反复拉拔模芯，模芯的运动方向与管坯的轴向方向一致，通过在管坯内侧运动的模芯挤压管壁降低管壁厚度，通过更换不同尺寸的模芯不断减薄管坯的壁厚，最终制备出薄壁金属管。

优选地，所述剧烈塑性变形方法为通道转角挤压、往复挤压或三维锻造。

优选地，所述剧烈塑性变形的变形温度在金属材料的再结晶温度附近。

优选地，所述母模拉伸装置设有温控系统；所述哈夫母模上加工加热孔和测温孔，加热孔中安装加热装置，测温孔中安装测温装置，加热装置和测温装置分别连接所述温控系统。

优选地，所述母模拉伸装置上设有应力传感器，应力传感器设置在活动模架与钢丝索之间。

优选地，所述固定端的形状为台阶状或者圆台状，固定端的最小外径大于管坯外径。

优选地，所述模芯包括拉拔凸模和凸模杆，拉拔凸模的外径略大于管坯的内径；拉拔凸模穿套固定在凸模杆上，凸模杆通过夹头安装在母模拉伸装置机架的导轨上，以保证拉拔凸模在工件轴线方向上运动。

优选地，所述哈夫母模通过油缸和滑块实现开启和闭合。

优选地，步骤（1）中所述晶粒的晶粒度为微米级或亚微米级。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：