[发明专利]一种异质金属多层复合管制备装置及方法

说明书

一种异质金属多层复合管制备装置及方法，属于金属复合管加工领域。针对目前对于异质金属多层复合难成形的问题，本发明所提出的异质金属多层复合管制备装置可制备结合界面良好的异质金属多层复合管。传统的复合管成形需提前对复合管坯进行组装，而后再复合。本发明所提出的异质金属多层复合管制备装置，不需对复合管坯进行预组坯，从而简化工艺，提高了生产效率。此外金属熔体在挤压筒压力的作用下充填内不锈钢管和外不锈钢管之间的夹层区域，并进行保温保压。这不仅有利于结合面的扩散连接，提高结合面质量，而且与直接浇注金属熔体相比，省略了熔炼工序，并且可以避免浇注过程金属熔体的氧化问题。

技术领域

本发明属于金属复合管加工领域，具体涉及一种异质金属多层复合管制备装置。

背景技术

随着工业技术的发展，对金属管的综合性能的要求越来越高，层状金属复合管是能够兼具较好的刚度和强度以及耐蚀性等综合性能的结构和功能材料，各层金属之间结合在一起，可最大限度的克服了单一金属的性能缺陷，充分的发挥了各组元金属的自身的优势和特点，实现优势互补，安全性与经济性比较均衡，可以显著的降低应用的成本，综合性能优异和经济效益显著。

与层状复合板相比，制备层状金属复合管的难度相对较大，目前对其复合工艺的研究起步相对较晚，主要以固固相复合为主，在复合前需要对预复合管件进行装配组坯，然后通过挤压、旋压、滚压等成形方法使复合管组件发生塑性变形。对于冷成形复合界面通常为机械啮合，热变形过程中复合界面在高温、压力、变形作用下可以形成冶金结合。层状金属复合管复合过程普遍存在的问题是结合界面存在氧化问题，结合层结合力弱，因此不能达到冶金融合的效果。爆炸成形层状复合管存在噪声及污染问题，操作人员的工作条件较差。并且复合管复合过程首先需要将各层金属管材预制成复合管坯，装配工艺较复杂，成形效率较低，这在一定程度上制约了层状金属复合管的应用。近来采用固液复合法成形复合管的方法得到一定的发展，但也存在金属熔体浇注过程易氧化，成形后结合面质量较差，容易出现缩孔或缩松等缺陷。目前，层状复合管制备主要针对双层金属复合管，对于多层金属复合管研究较少，并且对于熔点、力学性能等差异较大的异质金属多层复合管的制备，由于存在变形不协调问题，其复合过程就更加困难。针对上述问题，本发明提出一种异质金属多层复合管制备装置。

发明内容

本发明的目的是针对异质多层金属复合管制备难题，提出一种异质金属多层复合管制备装置。该装置由活动横梁1、上模板2、挤压筒3、挤压模7、顶杆8、工作台9、下模板10、保温隔热层11、加热线圈12、加热体13、上盖板14组成。其中上盖板14、挤压模7、下模板10、保温隔热层11、加热线圈12、加热体13共同组成挤压筒组件。

上模板2的上方与活动横梁1固定连接，上模板2的下方装有挤压筒3，活动横梁1带动上模板2和挤压筒3上下移动。挤压模7上表面与上盖板14下表面固定连接，挤压模7下表面与下模板10的上表面固定连接。下模板10固定安装在工作台9上。挤压模7外侧设有加热体13，加热体13内部装有加热线圈12，加热体13的外侧、挤压模7和上盖板14之间、挤压模7和下模板10之间设有保温隔热层11。

与挤压筒3对应位置，上盖板14、挤压模7和下模板10中部开有圆形通孔，挤压筒3向下移动时从上盖板14中部的圆形通孔穿过进入挤压模7的型腔中，挤压筒3的外表面与上盖板14、挤压模7的圆形通孔内表面滑动配合。顶杆8为阶梯轴，上段直径较小，下段直径较大。顶杆8由底部液压缸带动上下移动，顶杆8从下模板10的通孔穿入，进入挤压模7内部型腔。顶杆8的下段较大径外表面与挤压模7型腔内表面滑动配合。

特别的，内不锈钢管5的内圆直径与顶杆8上段较小径部分尺寸相等，外不锈钢管6的外圆直径与挤压模7型腔尺寸相等。

特别的，筒形金属锭4可以使用铝合金、镁合金等与不锈钢熔点及力学性能差异较大的金属材料。

使用本发明所提出的一种异质金属多层复合管制备装置的制备过程如下所示：