專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋅基合金薄壁管材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅基合金薄壁管材的制備方法，屬于有色金屬加工成形領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著銅應(yīng)用的普及，世界范圍內(nèi)的銅資源緊缺，而高性能鋅合金材料具有比重輕、 強(qiáng)度適中、硬度高、成本低的特點(diǎn)，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的新材料。其強(qiáng)度、硬度、摩擦等性能與銅合金相近，為此，研究開(kāi)發(fā)新型鋅合金，以廉價(jià)的鋅代替昂貴的銅，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也是緩解我國(guó)內(nèi)銅資源緊張的最有前途的解決方法。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，涉及鋅基合金薄壁管材制備的專(zhuān)利較少。以Zn-Al系列、Zn-Cu系列等鋅合金為研究對(duì)象，采用分流組合模熱擠壓鋅基合金管材，對(duì)于尺寸精度要求高的高品質(zhì)鋅合金薄壁管材，采用LG/LD等系列冷軋管機(jī)軋制減壁和減徑(精整)，獲得高精度鋅合金薄壁管材，對(duì)于一般要求的鋅合金薄壁管材采用固定短芯頭/游動(dòng)芯頭/空拉拔等系列拉拔工藝減壁和減徑(精整)，獲得鋅合金薄壁管材，通過(guò)分流組合模熱擠壓可獲得近終成品尺寸的管材，通過(guò)冷加工(冷軋/拔)精整，這種制備鋅合金薄壁管材的工序少，流程短，生產(chǎn)效率高，成本低。制備的鋅合金薄壁管材可替代部分黃銅管材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決鋅基合金管的制備加工技術(shù)，提供一種短流程、低成本的鋅基合金薄壁管材的新方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種鋅基合金薄壁管材的制備方法，包括如下步驟(1)將鋅合金半連續(xù)鑄錠進(jìn)行感應(yīng)加熱，采用分流組合模熱擠壓，獲得接近成品尺寸的管坯；(2)將步驟(1)所得的管坯進(jìn)行冷加工，獲得薄壁管材；(3)將步驟⑵所得的薄壁管材進(jìn)行清洗和熱處理；(4)然后進(jìn)行矯直，獲得成品管材。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的鋅合金為Zn-Al系列、Zn-Cu系列等鋅
I=I 巫 O一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的鋅合金為Zn-Al-Cu系列或Zn-Cu-Ti系列鋅合金，Zn-Al-Cu系列鋅合金中Al的含量為5 30% (wt% ),Cu的含量為0. 2 4% (wt% ) ；Zn-Cu-Ti系列鋅合金中Cu的含量為1 10% (wt% ), Ti的含量為0. 05 2% (wt% )。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(1)中所述的分流組合模根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，分流組合模的分流孔數(shù)為三孔。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(1)中所述的熱擠壓溫度180 350°C，優(yōu)選為200 300°C ；擠壓比18 65，優(yōu)選為20 48 ；擠壓速度2 25mm/s，優(yōu)選為2 8mm/s ；模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度180 350°C，優(yōu)選為200 300°C。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(2)中所述的冷加工為軋制或拉拔，退火間變形量為50 85%，優(yōu)選為65 75% ；道次加工率為10 50%，優(yōu)選為10 20%。 對(duì)于尺寸精度要求高的高品質(zhì)鋅合金薄壁管材，采用LG/LD冷軋管機(jī)軋制減壁和減徑(精整)，獲得高精度鋅合金薄壁管材；對(duì)于一般鋅合金薄壁管材采用固定短芯頭/游動(dòng)芯頭/ 空拉拔減壁和減徑(精整)。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(3)中所述的清洗為常規(guī)清洗，清除油膩；熱處理為退火，根據(jù)客戶(hù)要求，采用消除應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火，退火溫度為200 350°C，優(yōu)選為 200 250°C。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于步驟(4)中所述的矯直設(shè)備為斜六輥矯直機(jī)， 成品管材的外徑為Φ2 Φ35mm，壁厚為0. 5 5mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供了一種鋅基合金薄壁管材短流程、低成本、生產(chǎn)效率高的加工新方法， 實(shí)現(xiàn)了鋅基合金管材近終產(chǎn)品尺寸的分流組合擠壓，通過(guò)冷加工精整實(shí)現(xiàn)了管材的高精度。本發(fā)明的鋅基合金薄壁管材加工技術(shù)適合于大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，成本低，附加值高，制備的鋅基合金薄壁管材能夠替代部分黃銅管材，有助于解決我國(guó)銅資源緊張的問(wèn)題， 具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1制備鋅基合金薄壁管材，包括如下步驟(1)加工對(duì)象為Zn-27Al-lCu合金，根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)和加工分流組合模，分流組合模為孔道式分流組合模，分流孔的數(shù)目為三孔、舌模的舌芯直徑為Φ 30mm,?？壮叽鐬棣?0πιπι。半連鑄生產(chǎn)的Zn-27Al-lCu合金的直徑為Φ 118mm，采用感應(yīng)加熱將合金鑄錠加熱到200°C，模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度為200°C，將加熱的坯料放入擠壓筒中，進(jìn)行分流組合模熱擠壓，擠壓速度為2mm/s，擠壓比為20. 6，擠壓管坯的外徑為Φ40mm，壁厚為5mm。(2)采用LG系列冷軋管機(jī)行軋制減徑、減壁，道次加工率為20%，退火間變形量為 65%，中間退火溫度為260°C，保溫Ih ；(3)對(duì)獲得的薄壁管材進(jìn)行常規(guī)清洗，清除油膩；然后進(jìn)行熱處理，退火溫度為 200°C，保溫 Ih ；(4)采用斜六輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直，Zn-27Al-lCu合金成品管材的直徑為Φ20mm,壁厚為1. 5mmο實(shí)施例2制備鋅基合金薄壁管材，包括如下步驟(1)加工對(duì)象為Zn-12Al-2Cu合金，分流組合模為孔道式分流組合模，分流孔的數(shù)目為三孔、舌模的舌芯直徑為Φ32πιπι，模孔尺寸為Φ40πιπι。半連鑄生產(chǎn)的Zn-12Al-2Cu合金的直徑為Φ 132mm，采用感應(yīng)加熱將合金鑄錠加熱到220°C，模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度為 2200C，將加熱的坯料放入擠壓筒中，進(jìn)行分流組合模熱擠壓，擠壓速度為4mm/s，擠壓比為 31. 6，擠壓管坯的外徑為Φ40πιπι，壁厚為4mm。(2)采用LD系列冷軋管機(jī)行軋制減徑、減壁，道次加工率為15%，退火間變形量為 70 %，中間退火溫度為255°C，保溫Ih ；(3)對(duì)獲得的薄壁管材進(jìn)行常規(guī)清洗，清除油膩；然后進(jìn)行熱處理，退火溫度為 250°C，保溫 Ih ；(4)采用斜六輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直，Zn-12Al-2Cu合金成品管材的直徑為Φ 18mm,壁厚為1mm。實(shí)施例3制備鋅基合金薄壁管材，包括如下步驟(1)加工對(duì)象為Zn-lOCu-O. 2Ti合金，分流組合模為孔道式分流組合模，分流孔的數(shù)目為三孔、舌模的舌芯直徑為Φ 20mm，模孔尺寸為Φ 26mm。半連鑄生產(chǎn)的Zn-lOCu-O. 2Ti 合金的直徑為Φ98πιπι，采用感應(yīng)加熱將合金鑄錠加熱到280°C，模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度為220°C，將加熱的坯料放入擠壓筒中，進(jìn)行分流組合模熱擠壓，擠壓速度為6mm/s，擠壓比為36. 2，擠壓管坯的外徑為Φ26mm，壁厚為3mm。(2)采用LD系列冷軋管機(jī)行軋制減徑、減壁，道次加工率為17%，退火間的變形量為75%，中間退火溫度為300°C，保溫Ih ；(3)對(duì)獲得的薄壁管材進(jìn)行常規(guī)清洗，清除油膩；然后進(jìn)行熱處理，退火溫度為 250°C，保溫 Ih ；(4)采用斜六輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直，Zn-lOCu-O. 2Ti合金管材成品的外徑為Φ 15mm, 壁厚為0. 9mm。實(shí)施例4制備鋅基合金薄壁管材，包括如下步驟(1)加工對(duì)象為Zn-4Cu-0. ITi合金，分流組合模為孔道式分流組合模，分流孔的數(shù)目為三孔、舌模的舌芯直徑為Φ26πιπι，?？壮叽鐬棣?1πιπι。半連鑄生產(chǎn)的Zn-4Cu-0. ITi 合金的直徑為Φ98πιπι，采用感應(yīng)加熱將合金鑄錠加熱到300°C，模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度為250°C，將加熱的坯料放入擠壓筒中，進(jìn)行分流組合模熱擠壓，擠壓速度為8mm/s，擠壓比為35. 1，擠壓管坯的外徑為Φ31πιπι，壁厚為2. 5mm。(2)采用LD系列冷軋管機(jī)行軋制減徑、減壁，成品前兩道的道次加工率為10%，其他道次加工率為16%，退火間變形量為75%，中間退火溫度為300°C，保溫Ih ；(3)對(duì)獲得的薄壁管材進(jìn)行常規(guī)清洗，清除油膩；然后進(jìn)行熱處理，退火溫度為 220°C，保溫 Ih ；(4)采用斜六輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直，Zn-4Cu-0. ITi合金管材成品的外徑為Φ8mm,壁厚為0. 5mmο實(shí)施例5制備鋅基合金薄壁管材，包括如下步驟(1)加工對(duì)象為Zn-lCu-Ο. 05Τ 合金，分流組合模為孔道式分流組合模，分流孔的數(shù)目為三孔、舌模的舌芯直徑為Φ 20mm，模孔尺寸為Φ 24mm。半連鑄生產(chǎn)的Zn-lCu-Ο. 05Τ 合金的直徑為Φ89πιπι，采用感應(yīng)加熱將合金鑄錠加熱到300°C，模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度為250°C，將加熱的坯料放入擠壓筒中，進(jìn)行分流組合模熱擠壓，擠壓速度為8mm/s，擠壓比為47. 1，擠壓管坯的外徑為Φ 24mm，壁厚為2mm。(2)采用LD系列冷軋管機(jī)行軋制減徑、減壁，道次加工率為18%，退火間變形量為 75%，中間退火溫度為305°C，保溫Ih ；當(dāng)管材冷軋到外徑為Φ3mm，壁厚為0. 5mm，采用空拔，道次加工率為11% ；(3)對(duì)獲得的薄壁管材進(jìn)行常規(guī)清洗，清除油膩；然后進(jìn)行熱處理，退火溫度為 210°C，保溫 Ih ；(4)采用斜六輥矯直機(jī)進(jìn)行矯直，Zn-ICu-O. 05Τ 合金管材成品的外徑為Φ2πιπι， 壁厚為0. 5mm。
權(quán)利要求
1.一種鋅基合金薄壁管材的制備方法，包括如下步驟(1)將鋅合金的半連續(xù)鑄錠進(jìn)行感應(yīng)加熱，采用分流組合模熱擠壓，獲得接近成品尺寸的管坯；(2)將步驟(1)所得的管坯進(jìn)行冷加工，獲得薄壁管材；(3)將步驟(2)所得的薄壁管材進(jìn)行清洗和熱處理；(4)然后進(jìn)行矯直，獲得成品管材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于所述的鋅合金為Zn-Al系列或Zn-Cu系列鋅合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于所述的鋅合金為Zn-Al-Cu系列或Zn-Cu-Ti系列鋅合金，Zn-Al-Cu系列鋅合金中Al的重量含量為5 30%, Cu的重量含量為0. 2 4% ；Zn-Cu-Ti系列鋅合金中Cu的重量含量為1 10%，Ti 的重量含量為0.05 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的分流組合模根據(jù)最終產(chǎn)品尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，分流組合模的分流孔數(shù)為三孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的熱擠壓的溫度為180 350°C，擠壓比為18 65，擠壓速度為2 25mm/s，模具和擠壓筒的預(yù)熱溫度180 350°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的冷加工為軋制或拉拔，退火間變形量為50 85%，道次加工率為10% 50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的清洗為常規(guī)清洗；熱處理為退火，退火溫度為200 350°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅基合金薄壁管材的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的矯直為斜六輥矯直機(jī)矯直，成品管材的外徑為Φ2 Φ35mm，壁厚為0. 5 5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋅基合金薄壁管材的制備方法，包括(1)將鋅合金的半連續(xù)鑄錠進(jìn)行感應(yīng)加熱，采用分流組合模熱擠壓，獲得接近成品尺寸的管坯；(2)進(jìn)行冷加工，獲得薄壁管材；(3)進(jìn)行清洗和熱處理；(4)然后進(jìn)行矯直，獲得成品管材。本發(fā)明提供了一種鋅基合金薄壁管材短流程、低成本、生產(chǎn)效率高的加工新方法，制備的鋅基合金薄壁管材的附加值高，本發(fā)明的鋅基合金薄壁管材加工技術(shù)適合于大規(guī)模生產(chǎn)，制備的鋅基合金薄壁管材能夠替代部分黃銅管材，有助于解決我國(guó)銅資源緊張的問(wèn)題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B21C31/00GK102463271SQ201010538459
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者李德富, 杜鵬, 許曉慶, 郭勝利 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院