[发明专利]一种铜镁铜三层复合筒形件及其成型工艺

说明书

本发明提供一种铜镁铜三层复合筒形件及其成型工艺，属于复合筒形件成型旋压加工的技术领域，包括机械加工得到铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒，打磨和清洗铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒，对铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒进行错距旋压加工。本发明采用正旋错距旋压技术制备铜镁铜三层复合筒形件，该复合筒形件以铜筒形件分别作为内外层材料，镁合金筒形件作为中间材料，不仅可以达到内外壁耐腐蚀的效果，同时可以达到使产品质量轻盈、价格低廉的目的。

技术领域

本发明涉及复合筒形件成型旋压加工的技术领域，特别是涉及一种铜镁铜三层复合筒形件及其成型工艺。

背景技术

纯铜作为一种有色金属结构材料，具有导热性好、线膨胀系数小、低温强度高、耐腐蚀、耐高温、耐高压的特点，可在多种环境下使用从而成为各大领域的新宠儿。例如：输送管道、供热、制冷管道等。由于铜的晶体结构为面心立方结构，因而具有很好的塑性变形能力；但是，铜的密度比较高、质量较重、价格昂贵限制了铜的发展。镁合金被誉为“21世纪环保节能型材料”，是由于其具有低密度、较高的比强度和比刚度、优良的尺寸稳定性能以及丰富的资源等优势。然而，镁合金的塑性变形能力差且极其不耐腐蚀极大地限制了镁合金在各个领域的应用。综上所述，可以发现铜与镁合金具有完全互补的特点，为了使两种材料都具有更大的发展空间，需要制备一种铜镁铜三层复合筒形件。现在单一的铜质筒形件最常用的制备方法是压制或拉制成无缝管件，但是三层复合筒形件并不能采用这两种方法。目前复合管件的制备主要是采用“轧制+焊接”技术来实现，然而焊接的部位通常是整个材料最薄弱的环节，因此现在使用的这种技术存在一定的缺陷。

发明内容

本发明针对铜质筒形件密度大、质量重且价格昂贵的问题，提出一种铜镁铜三层复合筒形件，同时为了制备界面结合强度较高的铜镁铜三层复合筒形件，提出了铜镁铜三层复合筒形件的成型工艺。

本发明提供一种铜镁铜三层复合筒形件的成型工艺，包括对机械加工得到的铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒进行打磨和清洗后，进行错距旋压加工；

铜质内筒的内孔直径为20mm，外圆直径比内孔大4mm；镁合金中间筒的内孔直径与铜质内筒的外圆直径配合，外圆直径比内孔大4mm；铜质外筒的内孔直径与镁合金中间筒的外圆直径配合，外圆直径比内孔大4mm；铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒的长度不超过旋压主轴的长度；

错距旋压加工具体实施过程为：

S1，加热铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒至390℃并保温10min，加热三旋轮旋压机的旋压主轴和旋轮至200℃；

S2，铜质内筒套设于旋压主轴上，镁合金中间筒套设于铜质内筒外，铜质外筒套设于镁合金中间筒外，采用三旋轮错距正旋法进行旋压，旋压主轴的转速为550r/min，旋轮的进给速度为0.5±0.02mm/r，旋轮的进给方向与铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒发生塑性变形延伸方向一致，旋轮的攻角为25°，旋压过程采用氧乙炔火焰进行补热；

S3，旋压过程共进行三道次，每道次之间不回炉加热，三道次之后铜镁铜三层复合筒形件的总体减薄率为50%，每道次的减薄率分别为20%，20%，10%。

进一步地，对机械加工得到的铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒进行打磨时采用砂纸打磨，砂纸打磨后用无水乙醇清洗。

进一步地，将铜质内筒套设于旋压主轴上时，在旋压主轴上涂抹石墨乳润滑剂。

进一步地，铜质外筒、镁合金中间筒和铜质内筒的机械加工过程为：下料—粗车—半精车—校准—精车，具体实施的过程为：

S1，采用线切割分别在镁合金板材和铜棒上切取圆柱形坯料；

S2，夹紧圆柱形坯料的一端，在另一端进行打孔，对内孔、外圆以及两端的平端面进行粗车，并留出预设余量；