[发明专利]一种深孔壳体铜件的全纤维成形方法

说明书

本发明公开了一种深孔壳体铜件的全纤维成形方法，包括下料、均匀化退火、预成型、反挤压、引缩、镦底和去应力退火的步骤。下料为铜件形状结构计算出所需原材料的体积，切去相应的铜棒长度下料；均匀化退火是将坯料在保护气氛中进行热处理，保温温度为400～600℃，保温时间2～2.5h；预成型是在室温下进行镦粗制坯塑性变形；反挤压为冷挤压过程，变形量为60%左右；本发明采用多道次冷挤压成形，使得深孔壳体铜件的金属纤维和径向组织不被破坏，在尺寸精度、表面质量、强韧性等方面获得明显改善。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形方法。

背景技术

铜及其合金属于面心立方结构,有较多的滑移系,具有良好导电性、导热性及优良的冷热加工成形性能,并且化学性质比较稳定,在航空航天、船舶、兵器、电子等领域应用非常广泛。对比相关文献资料表明，深孔壳体铜件传统的成形方法包括机械加工和热成形。由于机械加工存在生产工序多、工艺流程长、能耗大、材料利用率低（小于50%）、生产效率低等劣势，不利于大规模工业化生产；且材料机械加工制备的深孔壳体铜件除在尺寸精度和表明质量能满足构件要求外，其强度和韧性的不足，使得深孔壳体铜件在服役过程中容易开裂，导致构件失效。而热成形铜件在表面质量和尺寸精度上总是差强人意，需要留有较多的加工余量，机械加工同样也会破坏金属纤维和径向组织，导致强度和使用寿命降低。

相较于传统的机械加工和热成形方法，冷挤压成形制备深孔壳体铜件具有材料利用率高，能耗低，表面质量好，生产效率高、构件强度和韧性好、耐磨性和耐腐蚀性好。冷挤压制备深孔壳体铜件除构件上下两端留有少量的机械加工余量外，其余部分直接成形后就能达到构件尺寸和表面粗糙度的要求，降低生产成本，适合大批量生产。为了进一步提高深孔壳体铜件的一致性和使用稳定性，采用多道次冷挤压成形，在构件中保留金属纤维流线，克服传统成形工艺机械加工等成形构件强度和韧性不足的缺陷。

发明内容

本发明提出一种深孔壳体铜件的全纤维冷挤压成形方法，采用多道次冷挤压成形，使得深孔壳体铜件的金属纤维和径向组织不被破坏，在尺寸精度、表面质量、强韧性等方面获得明显改善。

本发明通过以下措施实现的：

上诉深孔壳体铜件的全纤维成形方法，包括以下步骤：

（1）下料：依据设计的深孔壳体铜件形状结构，计算出所需原材料的体积，选取合适的坯料尺寸，切去相应的铜棒长度，铜棒的直径为φ15～18mm；铜材料主要为黄铜、青铜、纯铜等。

（2）均匀化热处理：将步骤（1）所得的坯料放入保护气氛中进行热处理，随炉升温到温度为400～600℃，保温时间2～2.5h，随后在保护气氛下进行随炉冷却。

（3）预成型：将步骤（2）所得均匀化处理后的坯料放入镦粗制坯模具模腔内，在坯料表面和模具模腔内表面均匀涂抹一层润滑剂，对坯料进行镦粗制备冷塑性变形，获得预制坯。

（4）反挤压：将步骤（3）所获得的深孔壳体铜件预制坯放入反挤压模具模腔内，在三向应力作用下，对深孔壳体铜件预制坯进行冷挤压塑性变形，在预制坯表面和模腔内表面均匀涂上一层润滑剂，使得深孔壳体铜件周向壁厚差小于0.2mm、内表面粗糙度小于Ra0.6；获得了较好的内表面质量。

（5）引缩：将步骤（4）所获得的深孔壳体铜件预成型件放入引缩模具模腔内，不将冷挤压所用的小冲头取出，以保证成形件的内表面质量，进行冷挤压变薄拉深过程，在预成型件表面和模腔内表面均匀涂上一层润滑剂，使得深孔壳体铜件外表面粗糙度小于Ra0.8。

（6）镦底：将步骤（5）所获得的深孔壳体铜件预成型件放入镦底模具模腔内，不将冷挤压所用的小冲头取出，以保护成形件的内表面，进行冷镦底变形，在预成型件表面和模腔内表面均匀涂上一层润滑剂。