[发明专利]一种高性能镁合金无缝管长材的塑性加工方法

说明书

本发明提供一种高性能镁合金长管材的塑性加工方法，其采用远红外加热灯管对轧辊进行加热，管坯加热后插入芯棒，通过三锤头同步加紧的方式，确保缩口后，芯棒与管坯内壁间有一定压紧力；感应线圈工作的同时芯棒带动缩口后的管坯送进给轧辊，对管坯进行减径减壁塑性变形加工；轧制后的管材，经送棒机组脱棒后，根据需要将管材分割成n段。本发明采用感应加热的方式对管坯进行加热，取代了传统的电阻加热，实现了在线加热‑在线轧制；且道次间采用感应加热的补温方式，克服了镁合金塑性变形过程中，对温度极其敏感的难点，对轧制过程中的温度精准控制，同时，轧制过程在保温箱内完成，削弱了与空气间的热量损失。

技术领域

本发明属于镁合金管材制备领域，具体涉及一种高性能镁合金无缝管长材的塑性加工方法。

技术背景

镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，具有比强度高、比刚度高、阻尼减震性好、尺寸稳定性好、机加工方便、易于回收等优点，在航空航天、国防军工、汽车、电子3C等高尖端技术领域得到广泛应用。但受镁及镁合金低温塑性差、易开裂、散热快、激冷效应显著以及塑性变形温区窄的材料特性所影响，镁合金塑性加工能力极差，阻碍了镁合金的进一步开发和应用。

目前，镁合金管材的生产多以铸造及挤压为主。铸造镁合金的晶粒组织和第二相比较粗大，且存在气孔、缩孔等缺陷，故采用铸造方法生产的镁合金管材力学性能不够理想，难以满足高性能结构材料的需求；挤压管材，受挤压单向成形工艺的束缚，织构特性显著，且加工效率较低，制约了镁合金管材的应用。现存拉拔工艺，由于模具与管材间的摩擦严重，管材易拉断，成材率极低，拉拔出的管材表面残余拉应力较大，后期使用过程中易开裂等缺点，仅局限在医学细径薄壁领域。

现有技术中，普遍受镁合金散热快的材料特性束缚，管材变形后期，末端温度下降严重，材料塑性极差，管材开裂现象严重，故尚未发现长度≥4000mm的镁合金管材加工方法。因此，有必要开发高性能镁合金长尺寸管材的温态轧制技术并形成专利技术，目前未见国内外相关资料报道。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低、效率高且管材力学性能优异的镁合金长管材轧制工艺，有效解决现有技术中镁合金管材力学性能差，织构特征显著，加工效率低和成材率低等明显不足的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种高性能镁合金无缝管长材的塑性加工方法，其具体采用如下步骤依次进行：

（一）轧辊预热阶段：采用远红外加热灯管对轧辊进行加热，迅速将轧辊表面加热到80℃～200℃；

（二）感应加热阶段，将管坯一段插入感应线圈中，对镁合金管坯进行感应加热，升热速度为100℃/s～250℃/s,将温度加热到250℃～450℃后，插入芯棒，保证芯棒和管坯内表面单边间隙0.5mmm～2.6mm，缩口端芯棒为阶梯状，芯棒的预热温度为250℃～350℃；

（三）缩口工序：将加热后的管坯和芯棒，由传送入到特制的缩口钳中进行缩口，单边压下量视管坯直径和壁厚而定，单边压下量1.5mm～8mm，确保缩口后，芯棒与管坯内壁接触，且有一定压紧力；

（四）顶管轧制工序：感应线圈工作，升温速度为250℃/s～350℃/s,同时芯棒带动缩口后的管坯送进给轧辊，送进速度为0.5m/s～4m/s；

（五）脱棒及定尺工艺：步骤四轧制完的管材，经送棒机组脱棒后，将芯棒抽出，将管坯的缩口端切除，定尺后可根据需要将管材分割成n段。

所述管材的缩口与轧制工艺均在密闭的保温箱体中进行，保温箱中所用的保温材料为气凝胶隔热棉毡。

所述芯棒的缩口端为阶梯状。

所述特制的缩口钳的钳头数为3个，且呈圆周方向均布。