[发明专利]一种高强高韧异形铠甲成型模具及工艺

说明书

本发明提供一种高强高韧异形铠甲成型模具及工艺，属于机械加工技术领域，包括类锥形扩孔头和方形挤压模，类锥形扩孔头包括前端芯棒、中部锥形磨头、尾部固定卡槽。一种高强高韧异形铠甲成型工艺，包括以下步骤：制N50初级管坯；用加热炉将N50初级管坯温度加热到1150℃‑1200℃；N50初级管坯扩孔；用挤压机沿着方形挤压模进行挤压成型，制成N50三级管坯；N50三级管坯酸洗；N50三级管坯拉拔成型，得到铠甲雏形；将铠甲雏形进行退火去应力，得到成品铠甲。本发明中的模具及工艺制备出的铠甲，尺寸精度高，内部不会出现裂纹等缺陷，成品率高，屈服强度高。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种高强高韧异形铠甲成型模具及工艺。

背景技术

铠甲是现在电缆、超导导体等器件的防护工具，可以很好的防止铠甲内容物受到磨损。已公开的申请号为CN202010696312.6的中国专利中公开了一种对电缆保护的柔性铠甲结构及装配方法，主要包括柔性铠甲接口、柔性铠甲外环、柔性铠甲内管、电缆结构件，电缆结构件外套装相互首尾钩嵌的柔性铠甲内管和柔性铠甲外环，柔性铠甲外环和柔性铠甲内管的两端通过柔性铠甲接口固定，柔性铠甲接口对接连接设备。本发明将多个内外管相互扣合可以实现柔性铠甲的弯曲、、压缩、扭转，并可以调整柔性铠甲的弯曲长度，最终实现柔性连接；制作简单，普通机加工车间能够实现；在满足弯曲扭转变形的情况下，能够实现沿轴向方向的载荷作用力；对电缆防护能力强。

随着科学技术的蓬勃发展，对强磁场的应用需求越来越高，如大型加速器，聚变堆装置等都离不开超导磁体。管内穿缆导体（CICC）由外不锈钢铠甲和内超导电缆组成，是大尺寸、大电流、强磁场超导磁体线圈导体制备的首选结构形式。未来中国聚变工程堆CFETR环向场线圈要求载流可以达到80 kA，磁场强度可达15 T，这就要求应用于低温4-6 K运行温度下的铠甲材料具有高强度和高韧性的特点，且在该温度下铠甲的屈服强度可以达到1500MPa以上，断裂延伸率可以达到25%。铠甲是整个超导磁体运行过程中的主要承载部件，对力学性能有着很高的要求。现有技术中的柔性铠甲很明显无法应用于新型超导材料技术领域。而不锈钢铠甲材料316LN和高锰钢JK2LB在4.2K下的屈服强度仅能达到1100MPa，不满足未来铠甲强度使用要求。经过材料筛选和优化，新型奥氏体不锈钢材料N50非常具有铠甲应用潜在价值，满足未来聚变堆超导磁体运行时铠甲使用要求，但是现有技术的制备过程中存在铠甲成型尺寸精度不高、内部容易出现缺陷和裂纹、成品率低等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高强高韧异形铠甲成型模具及工艺，使用本发明中的模具及工艺制备出的铠甲，尺寸精度高，内部不会出现裂纹等缺陷，成品率高，屈服强度高。

本发明为一种高强高韧异形铠甲成型模具，包括用于N50管坯扩孔的类锥形扩孔头和用于扩孔后N50管坯高温挤压成型的方形挤压模，所述类锥形扩孔头包括前端芯棒、中部锥形磨头、尾部固定卡槽，所述前端芯棒、中部锥形磨头、尾部固定卡槽依次固接，所述方形挤压模内部设有成型腔，所述成型腔的横截面为带有倒角的正方形，所述倒角的内倒角半径大于8mm。

较优选的，所述方形挤压模的厚度大于25mm。

较优选的，所述前端芯棒长度为30-40 mm，直径为25-35 mm。

较优选的，所述的中部锥形磨头的锥度30-45°。

较优选的，所述尾部固定卡槽为梯形凹槽。

较优选的，所述梯形凹槽包括第一横槽、设置于所述第一横槽两侧的助力侧壁，所述侧壁设有平衡段、倾斜段。

一种高强高韧异形铠甲成型工艺，包括以下步骤：

（1）N50管坯准备，在直径为241 mm的规格圆钢中钻出直径为35 mm的通孔，管坯内外倒角控制在R25±5 mm，制成N50初级管坯；