專利名稱：一種由冷加工工藝制造的薄壁銅管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管子，具體地說是一種由冷加工工藝制造的薄壁銅管。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實現(xiàn)的；一種制造薄壁銅管的冷加工工藝，其中工藝制造是采用冷軋、冷拔，其特征是制造薄壁銅管的冷軋、冷拔加工工藝，是選用連鑄態(tài)T2/TP2銅管坯、為柱狀晶組織結(jié)構(gòu)(金相組織見附

圖1所示)，在室溫下，工藝過程全部采用冷加工成形，其工藝步驟是冷軋—冷拔—冷軋，即a、首先是在冷軋機上，采用的道次變形量為80％～83％，軋制速度為80次/min，將柱狀晶組織結(jié)構(gòu)以大形變加工，變成變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)，此為粗軋工藝；b、將粗軋后的T2/TP2銅管實施冷拔成形在冷拔機上對銅管冷拔實施減徑并減薄壁厚，其拔制速度為10M/min，道次變形量為15％～20％；C、再次進行冷軋在冷軋機上采用道次變形量為52％～55％，軋制速度為90次/min，銅管的內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.4μm；管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0333，總變形量達到92％～95％。上面所述的工藝步驟，可將其中的兩次冷軋工序特征，各分別作兩個工步代替，即冷軋I—冷軋II—冷拔—冷軋III—冷軋IV。采用冷軋制速度為70～90次/min，而冷軋I的道次變形量為67％～70％，冷軋II的道次變形量為34％～37％，內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.6μm；冷拔速度為10M/min，冷拔道次變形量為33％～36％；冷軋III的道次變形量73％～76％，冷軋制速度為90次/min，管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0268，銅管內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.4μm；冷軋IV是參照冷軋III重復(fù)之，管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0156，總變形量允許達到98.2％～98.6％。
采用上述冷加工工藝，薄壁銅管金相組織是由鑄態(tài)柱狀晶組織結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)，當在加工工序中，再進行不是熱加工性質(zhì)的、退火均質(zhì)細化處理時，獲得再結(jié)晶組織結(jié)構(gòu)平均晶粒度為46μm。
上述的工藝制造中所采用的連鑄態(tài)T2/TP2是為立式或水平式連續(xù)鑄造鑄成的料管坯。
采用上述一種由冷加工工藝制造的薄壁銅管，其特征是成品銅管的金相組織為柱狀晶的變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)、外徑為φ60±0.04～φ32±0.03mm，壁厚為2～0.5mm，外徑公差為±0.04～0.03mm，銅管的內(nèi)、外表面上的粗糙度Ra≤0.4μm，管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0333～0.0156，銅管的抗拉強度σb＝350～420MPa。本發(fā)明制造的薄壁銅管，可用作水管、氣管或其他液體管。
本發(fā)明和已有技術(shù)相比較的優(yōu)點是；全部的加工都是冷工藝，與傳統(tǒng)常規(guī)加工工藝相比較，減少了五至六次的加工道次，所以成本隨之降低。因其無熱加工程序，相應(yīng)地減少了加熱設(shè)備與熱能源的消耗、熱量排放，同時避免熱缺陷和偏心，使得成材率高，表面質(zhì)量好，并且獲得尺寸精度高的產(chǎn)品，本發(fā)明的高精度薄壁銅管，特別適合于作飲用水管。
本發(fā)明以連鑄態(tài)T2或TP2管坯制造的高精度薄壁銅管，所進行的冷加工工藝，其具體工序組成如下1)單機架二輥冷軋管機冷軋制T2或TP2銅管首先將連鑄獲得的鑄態(tài)T2或TP2銅管坯，在室溫下，切成定長進行粗軋置于周期式二輥冷軋管機臺面，并穿入芯桿和與其相連接的芯棒進入輥道，推入兩環(huán)型輥上、下帶半圓形溝槽的模腔中間，在長變形區(qū)內(nèi)實施大變形量的往復(fù)軋制，軋制速度80次/min。變形量為80％～83％，獲得變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)，金相組織見附圖2所示。
2)經(jīng)粗軋后的T2或TP2銅管實施冷拔制成形將鑄態(tài)銅管坯經(jīng)過冷變形80％～83％后，在壓頭機上壓成150～180mm長，從圓形漸變過渡到方形的夾持壓頭，其方形夾持壓頭對角線長度必須小于陰模定徑帶尺寸。從銅管另一端內(nèi)孔置入芯桿和與其相連接的短芯棒，一并送到8-10噸的拔管機機架上。再將壓頭端推過陰模，驅(qū)動拔管機小車前進，使小車上的鉗口咬住從陰模伸出的銅管壓頭端，再啟動拉拔機主電機，驅(qū)動拔管機小車后退，同時在拉拔機尾部設(shè)置的氣動或液壓限位頂桿裝置，推進芯桿至陰模定徑帶部位。拔管機小車牽引銅管坯通過陰模被減徑，受芯棒約束定內(nèi)徑并同時減壁厚被拔出，拔制速度10M/min。
3)多輥冷軋管機冷軋制T2或TP2銅管將冷拔后的銅管，經(jīng)切頭并截定尺寸后，穿入芯桿和與其相連接的芯棒，從送料臺架，通過推進機構(gòu)將拔后銅管、推入多輥冷軋管機輥縫定徑型腔內(nèi)。多輥冷軋管機經(jīng)過往復(fù)軋制，其軋制速度90次/min，軋成設(shè)定值外徑、內(nèi)徑或壁厚的尺寸規(guī)格。
下面為施實本發(fā)明的金相變化附圖描述。
圖1、是連鑄態(tài)T2/TP2銅管坯柱狀晶組織結(jié)構(gòu)。
圖2、是圖1的大形變加工后變成變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)(φ35×1 X200)。
1)將φ103.0mm，壁厚18.0mm的T2連鑄銅管坯，經(jīng)銑削外表面后獲得φ101.6mm，壁厚17.3mm，截定長數(shù)根作為坯料。LG-90周期式二輥冷管機上穿入芯桿和與其相連接的芯棒，啟動推進電機相連接的推進機構(gòu)，使T2銅坯料管在芯桿和與其相連接的芯棒上移動，推入已選配裝好的環(huán)型輥上、下半圓形型腔內(nèi)。LG-90冷軋管機尾部有限定芯桿移位的裝置，防止芯桿串動。啟動主驅(qū)動電機使曲柄拉桿連接與軋輥相連接的齒輪，使軋輥旋轉(zhuǎn)并沿齒條作往復(fù)式直線運動，軋制速度為80/min。使銅坯料管在兩軋輥的上、下半圓形型腔內(nèi)并受銅坯料管內(nèi)錐度芯棒的約束，而且，軋制過程變形是在變形區(qū)內(nèi)、漸變產(chǎn)生形變的。最終軋成為φ69×4.5mm，道次變形量允許達到80％～83％。
2)再將φ69×4.5mm的T2銅管一端150～180mm長置入壓頭機，壓成從圓形向漸變方形過渡的形狀，T2銅管另一端內(nèi)孔穿入芯桿和與其相連接的短芯棒。在8噸拔管機機床尾部設(shè)有推頂芯桿，使芯棒限定在陰模定徑帶部位的裝置。用推進機構(gòu)將T2銅管壓頭端推過冷拔管機已選配好的陰模內(nèi)腔。伸出模腔外的壓頭端，利用拉拔小車牽引使銅管通過已設(shè)定選配裝好的陰模腔，拔制速度10M/min，最終獲得φ65×4mm的銅管材，道次變形量允許達到15.9％～20％。
3)第三道次按第一道次同樣的上料、穿芯桿和芯棒的方法，將φ65×4mm的銅管置入LD-60多輥冷軋管機定徑模腔內(nèi)，實施往復(fù)式精軋，軋制速度90次/min。最終軋成φ60±0.04×2mm一定長度的精密銅管。其內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.4μm，t/D≤0.0333(t-銅管壁厚，D-銅管外徑)，道次變形量允許達到52.5％～55％，總變形量允許達到92％～95％。解剖銅管作拉伸，測定抗拉強σb＝350～420MPa，延伸率δ10≥10％。
實施例2連鑄態(tài)TP2銅管坯，經(jīng)四道次冷軋和一道次冷拔，加工成薄壁銅水管。
1)將φ72.5×15.7mm，一定長度連鑄態(tài)TP2銅管坯，置于LG-55周期式二輥冷軋管機機架臺面；在其銅管坯內(nèi)孔穿入選配適宜的芯桿和與其相連接的、帶有一定錐度的芯棒(錐度大小依工藝參數(shù)而定)，再將芯桿連帶芯棒先推入上、下兩輥表面中心、沿圓周方向開有尺寸漸變的、半圓形溝槽內(nèi)的適當位置；啟動推進電機用推料頂桿將TP2銅管坯推入上、下兩軋輥的入口端。LG-55冷軋管機尾部設(shè)有芯桿防串裝置。先送冷卻液再啟動驅(qū)動電機，通過曲柄連桿帶動連接軋輥的齒輪，使軋輥旋轉(zhuǎn)并沿齒條作往復(fù)運動，軋制速度為70次/min，同時推進機構(gòu)實現(xiàn)同步送進。最后依兩軋輥溝槽的定徑帶的尺寸，保證冷軋后管材的外徑；內(nèi)徑依靠芯棒限定來達到尺寸精度，最后冷軋出φ52×6.4mm銅管材。其粗糙度依靠工裝模具的精度和潤滑油的質(zhì)量來實現(xiàn)。道次變形量允許達到67.4％～70％。
2)再選配好芯桿和與其相連接的芯棒，穿入φ52×6.4mm TP2銅管內(nèi)孔中，一并置入LD-60多輥冷軋管機臺面上。芯棒先送進機頭內(nèi)已選配裝好、并設(shè)定尺寸規(guī)格的軋輥型腔內(nèi)，調(diào)整好最佳位置，再將冷軋管機的尾部，用三角卡盤夾緊芯桿使其不能前后串位；啟動推料機構(gòu)，將φ52×6.4mm銅管料在芯桿上移動、推到冷軋管機機頭軋輥的入口端，啟動冷卻液電機后、再啟動主驅(qū)動電機，使機頭通過曲柄拉桿在滑道上作往復(fù)直線運動，軋制速度為90次/min；軋輥在機頭內(nèi)沿成形曲面軌跡滑道往復(fù)壓縮銅管，最終冷軋出φ47×4.5mm的銅管。其內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.6μm，道次變形量允許達到34.5％～37％。
3)再將φ47×4.5mm的TP2銅管一端用壓頭機壓成150～180mm長，從圓形向方形過渡、漸變成方形夾壓頭，另一端直接穿入選配好的芯桿和與其相連接的短芯棒。把銅管的壓頭端與芯棒、一并置入10噸冷拔機已經(jīng)選配裝好的陰模腔內(nèi)，伸出模腔外面的壓頭端，用牽引小車鉗口夾持住，啟動主驅(qū)動電機使牽引小車反向行駛，同時拉拔機尾部氣動或液壓頂桿推動芯桿前進，將芯棒推進到陰模定徑帶部位，使銅管材順利的從陰模腔中被冷拔出，其拔制速度為10M/min，便獲得φ41×3.4mm銅管，道次變形量允許達到33.2％～36％。
4)再從φ41×3.4mm的TP2銅管內(nèi)孔，穿入已選配好的芯桿、和與其相連接的芯棒；在從LD-60冷軋管機臺面上，將TP2銅管及芯桿一并置入機頭內(nèi)、已選配裝好的多輥形成的模腔內(nèi)，調(diào)整好芯棒的適宜位置，用機尾的三角卡盤將芯桿夾緊使之不能串位；啟動推料電機，推頂銅管在芯桿上移動到機頭模腔的入口端；啟動冷卻液電機后，再啟動主驅(qū)動電機，使機頭內(nèi)軋輥旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)式運動，軋制速度90次/min，最后冷軋出φ35±0.04×1.0mm的銅管。道次變形量允許達到73.4％～76％，壁厚與直徑比t/D≤0.0286，其內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.4μm。
5)重復(fù)4)的道次工藝過程，將φ35±0.04×1.0mm銅管在LD-60冷軋管機上軋制成φ32±0.04×0.5mm薄壁銅水管，其內(nèi)外表面粗糙度Ra≤0.4μm，總變形量允許達到98.2％～98.6％，壁厚與直徑比t/D≤0.0156。
權(quán)利要求
1.一種制造薄壁銅管的冷加工工藝，其中工藝制造是采用冷軋、冷拔，其特征在于制造薄壁銅管的冷加工工藝，選用連鑄態(tài)T2/TP2銅管坯、為柱狀晶組織結(jié)構(gòu)，在室溫下，工藝過程全部采用冷軋、冷拔加工成形，其工藝步驟是冷軋—冷拔—冷軋，即a、首先是在冷軋機上，采用道次變形量為80％～83％，軋制速度為80次/min，將柱狀晶組織結(jié)構(gòu)以大形變加工，變成變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)，此為粗軋工藝；b、將粗軋后的T2/TP2銅管實施冷拔成形在冷拔機上對銅管冷拔實施減徑并減薄壁厚，采用冷拔制速度為10M/min，道次變形量為16％～20％；C、再次進行冷軋在冷軋機上采用道次變形量為52％～55％，軋制速度為90次/min，銅管的內(nèi)、外表面粗糙度為Ra≤0.4μm；管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0333，總變形量達到92％～95％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造薄壁銅管的冷加工工藝，其特征在于所述的工藝步驟，可將其中的兩次冷軋工序特征，用各分別作兩個工步代替，即冷軋I—冷軋II—冷拔—冷軋III—冷軋IV，采用冷軋制速度為70～90次/min，而冷軋I的道次變形量為67％～70％，冷軋II的道次變形量為34％～37％，內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.6μm；冷拔速度為10M/min，冷拔道次變形量為33％～36％；冷軋III的道次變形量73％～76％，冷軋制速度為90次/min，管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0268，銅管內(nèi)、外表面粗糙度Ra≤0.4μm；冷軋IV是參照冷軋III重復(fù)之，管壁厚t和外徑D之比為t/D≤0.0156，總變形量允許達到98.2％～98.6％。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的由冷加工工藝制造的薄壁銅管，其特征在于成品銅管的金相組織是鑄態(tài)柱狀晶的變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)，外徑為φ60±0.04～φ32±0.03mm，壁厚為2～0.5mm，外徑公差為±0.04～0.03mm，銅管的內(nèi)、外表面的粗糙度Ra≤0.4μm，管壁厚t和外徑D之比t/D≤0.0333～0.0156，抗拉強度σb＝350～420MPa；延伸率δ10≥10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造薄壁銅管的冷加工工藝，其特征在于工藝制造中所采用的連續(xù)鑄造鑄態(tài)T2/TP2，是為立式或水平式連續(xù)鑄造鑄成的料管坯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的冷加工工藝制造的薄壁銅管，其特征在于薄壁銅管金相組織是由鑄態(tài)柱狀晶組織結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成變形態(tài)組織結(jié)構(gòu)，當在加工工序中，再進行不是熱加工性質(zhì)的、退火均質(zhì)細化處理時，獲取得再結(jié)晶組織結(jié)構(gòu)平均晶粒度為46μm。
全文摘要
一種由冷加工工藝制造的薄壁銅管，它是用連鑄態(tài)T
文檔編號B21C1/00GK1439465SQ0310903
公開日2003年9月3日 申請日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者董順德, 王春榮, 趙永平, 楊奇雄, 趙昌吉, 段廣超, 郝云玉 申請人:河南金龍精密銅管股份有限公司, 中科金龍金屬材料開發(fā)有限公司