一種雙金屬?gòu)?fù)合線材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙金屬?gòu)?fù)合線材的制備方法，特別涉及一種可用于鈦包銅、鈦包鋼和銅包鋁雙金屬?gòu)?fù)合線材的生產(chǎn)工藝方法，屬于雙金屬?gòu)?fù)合線材制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合線材的性質(zhì)是外層包覆或鍍覆一層金屬，以另一種金屬材料作芯線，達(dá)到減少短缺資源的用量，提高綜合性能，利用芯線的高強(qiáng)度和包覆層的導(dǎo)電性不降低標(biāo)準(zhǔn)，削減單位長(zhǎng)度線材重量的目的?？蒲腥藛T高度重視復(fù)合線材的研究，無論是制備工藝技術(shù)還是替代材料，復(fù)合線材開發(fā)與應(yīng)用都取得了快速地進(jìn)展。
[0003]目前，金屬?gòu)?fù)合線材制備的常用方法有:復(fù)合擠壓法、鑄拉復(fù)合法、充芯連鑄復(fù)合法、連續(xù)擠壓包覆復(fù)合法(簡(jiǎn)稱包覆復(fù)合法)等。
[0004]復(fù)合擠壓法，即熱擠壓法，極高的擠壓壓力和溫度會(huì)在界面處產(chǎn)生“壓力鍛”的焊接效應(yīng)，兩種金屬在高壓條件下非常有利于產(chǎn)生界面原子的擴(kuò)散，擠壓時(shí)的延伸變形，可使界面產(chǎn)生較大比例的新生表面，從而達(dá)到兩種金屬原子相互擴(kuò)散復(fù)合的目的。但由于擠壓筒體積的限制，該方法無法生產(chǎn)大卷重的雙金屬?gòu)?fù)合線材。
[0005]鑄拉法主要用于鋁包鋼線的生產(chǎn)，表面處理包括除油、酸洗、水洗和涂助焊劑、鑄拉、表面處理、鋼絲加熱和后處理等環(huán)節(jié)，其中鑄拉是關(guān)鍵。要得到結(jié)合性能較好的鋼、鋁界面，其主要目的就是保證鋼絲表面光潔。但鑄拉工藝過程復(fù)雜，有許多影響因素，如鋁液的溫度、鑄拉速度、鋁液的澆鑄溫度、鋼絲的預(yù)熱溫度及冷卻強(qiáng)度等，參數(shù)之間不易配合，成品率較低。
[0006]充芯連鑄復(fù)合法制造雙金屬棒的原理是:采用上下兩個(gè)坩禍，芯部金屬與外層金屬分別在上下兩個(gè)坩禍中熔化，由導(dǎo)流管和結(jié)晶器共同構(gòu)成連鑄外管的鑄型，下拉外層金屬鑄管的同時(shí)，在一定的拉速和溫度下，芯部金屬液隨之充入外層鑄管中，實(shí)現(xiàn)外層金屬與芯部金屬的凝固及其復(fù)合。但該工藝屬于固相和液相復(fù)合，很容易出現(xiàn)金屬間化合物等脆性相，對(duì)復(fù)合線材的塑性和導(dǎo)電性能產(chǎn)生不良的影響。
[0007]連續(xù)擠壓包覆技術(shù)是在連續(xù)擠壓技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，銅的管狀接縫以氬弧焊機(jī)焊合，連續(xù)擠壓包覆的基本原理是利用摩擦力作為動(dòng)力進(jìn)行擠壓，經(jīng)過擠壓模具使兩種金屬界面緊密結(jié)合。但該工藝容易出現(xiàn)擠壓后外層壁厚不均勻、彎曲、三角棱、徑向開口、縱向劃傷、焊合不好等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述工藝存在的問題，本發(fā)明提供一種采用三輥行星乳機(jī)生產(chǎn)雙金屬?gòu)?fù)合線材的工藝。
[0009]—種雙金屬?gòu)?fù)合線材的制備方法，先將兩根材質(zhì)不同的金屬管材和棒材經(jīng)過表面處理后套在一起，然后采用三輥行星乳機(jī)對(duì)套在一起的管材和棒材進(jìn)行乳制加工，使管材和棒材復(fù)合到一起，得到雙金屬?gòu)?fù)合棒坯；然后，將雙金屬?gòu)?fù)合棒坯用多機(jī)架的Y乳機(jī)或平立棍乳機(jī)再次乳制，乳制成直徑為4.5?5.5mm的雙金屬?gòu)?fù)合線材；最后，采用拉絲機(jī)對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合線材進(jìn)行拉拔加工，制備成直徑為0.5mm?3mm的雙金屬?gòu)?fù)合線材。
[0010]上述雙金屬?gòu)?fù)合線材的制備方法，包括如下具體步驟:
[0011]I)前處理:對(duì)管材的內(nèi)表面和棒材的外表面進(jìn)行清潔處理，去除內(nèi)、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金屬基體；
[0012]2)外層管材和內(nèi)層棒材組合:將棒材裝入管材中；
[0013]3)三輥行星乳機(jī)乳制復(fù)合:采用三輥行星乳機(jī)對(duì)套在一起的管材和棒材進(jìn)行乳制，乳制成雙金屬?gòu)?fù)合棒坯；
[0014]4)將雙金屬?gòu)?fù)合棒坯采用多機(jī)架的Y乳機(jī)或平立輥乳機(jī)再次乳制；
[0015]5)采用拉絲機(jī)對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合線材進(jìn)行拉拔加工，制備得到直徑為0.5mm?3mm的雙金屬?gòu)?fù)合線材。
[0016]步驟I)中，所述的清潔處理包括除油、酸洗和打磨等。
[0017]步驟2)中，棒材與管材二者之間的間隙在0.2mm?I.5mm之間。
[0018]步驟3)中，采用三輥行星乳機(jī)乳制過程中，對(duì)管材和棒材組合進(jìn)行在線加熱，加熱溫度根據(jù)所乳制管材和棒材的材質(zhì)確定；乳制速度為I?1.5m/min，乳制后復(fù)合棒還的直徑為12?40_，長(zhǎng)度可達(dá)到20m以上。
[0019]步驟4)中，采用多機(jī)架的Y乳機(jī)或平立輥乳機(jī)進(jìn)行乳制時(shí)，在乳機(jī)前可以采用在線加熱，加熱溫度根據(jù)所乳制的復(fù)合棒坯的材質(zhì)確定；乳制速度為10?200m/min，乳制得到直徑為4.5?5.5mm的雙金屬?gòu)?fù)合線材，長(zhǎng)度可達(dá)到200m以上。
[0020]步驟5)中，進(jìn)行拉拔加工時(shí)可采用在線加熱，加熱溫度根據(jù)所拉拔的復(fù)合線材的材質(zhì)確定。
[0021]上述方法制備的雙金屬?gòu)?fù)合線材包括鈦包銅雙金屬?gòu)?fù)合線材、鈦包鋼雙金屬?gòu)?fù)合線材和銅包鋁雙金屬?gòu)?fù)合線材等一系列雙金屬?gòu)?fù)合線材，其中，銅包括純銅和變形銅合金，鈦包括純鈦和變形鈦合金，鋼包括各種鋼材，鋁包括純鋁和變形鋁合金。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、管坯和棒材規(guī)格以及材質(zhì)適應(yīng)范圍廣，外徑規(guī)格可從30mm到90mm，單根管坯可達(dá)10kg以上，同時(shí)，在乳制時(shí)對(duì)管坯采用在線感應(yīng)加熱，加熱溫度可根據(jù)乳制坯料的材質(zhì)確定，因此可適用于多種材料的乳制；
[0024]2、在乳制時(shí)壓下量大，延伸率高，變形速度快，變形程度高，斷面加工率可達(dá)80%以上，因此出現(xiàn)大量新鮮金屬界面，有利于雙金屬原子間擴(kuò)散，易于實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合；
[0025]3、管坯和棒材能自動(dòng)咬入、不需要導(dǎo)向裝置、設(shè)備負(fù)荷平穩(wěn)、無沖擊載荷、乳制力小、噪音低；能改善產(chǎn)品質(zhì)量；
[0026]4、由于大壓下量使管坯和棒材原有的內(nèi)部氣孔，微裂紋、疏松等缺陷壓合，成品內(nèi)部組織致密度顯著提高，縱橫向晶粒明顯細(xì)化；
[0027]5、由于變形迅速、加工率大、表面摩擦強(qiáng)烈、內(nèi)部塑性變形熱累積量大，使變形區(qū)的乳件溫度升高，改善了管坯和棒材的晶粒度，乳后管坯的晶粒均勻細(xì)致，組織狀態(tài)呈均勻再結(jié)晶等軸晶粒，乳件尺寸精度較高。
[0028]本發(fā)明的成形方法是利用三輥行星乳機(jī)制備復(fù)合線材，可制備鈦包銅雙金屬?gòu)?fù)合線材、鈦包鋼雙金屬?gòu)?fù)合線材、銅包鋁雙金屬?gòu)?fù)合線材等一系列雙金屬?gòu)?fù)合線材，該方法獲得的雙金屬?gòu)?fù)合線材兩種金屬結(jié)合強(qiáng)度高，所用的生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、靈活性大、成本低。
【附圖說明】
[0029]圖1是三輥行星乳機(jī)乳制雙金屬?gòu)?fù)合棒坯斷面圖。
[0030]圖2-1是12mm直徑的銅包鋁復(fù)合線材界面的線掃描圖，圖2-2是12mm直徑的銅包鋁復(fù)合線材界面的面掃描圖。
[0031]圖3是拉拔后銅包鋁復(fù)合線材芯部鋁的金相照片。
[0032]主要附圖標(biāo)記:
[0033]I 管材2 棒材
[0034]3 乳輥I 減徑段
[0035]II集中變形段III 精整段
[0036]IV歸圓段
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0038]本發(fā)明雙金屬?gòu)?fù)合線材的制備方法，首先將兩根材質(zhì)不同的金屬管材和棒材經(jīng)過表面處理后套在一起，然后，如圖1所示，采用三輥行星乳機(jī)對(duì)套在一起的管材I和棒材2進(jìn)行乳制加工，通過乳輥3，經(jīng)過減徑段1、集中變形段I1、精整段III和歸圓段IV，使管材I和棒材2復(fù)合到一起，得到雙金屬?gòu)?fù)合棒坯，乳制后復(fù)合棒坯的直徑為12?40_，長(zhǎng)度可達(dá)到20m以上。將用三輥行星乳機(jī)乳制后的雙金屬?gòu)?fù)合棒坯用多機(jī)架的Y乳機(jī)或平立輥乳機(jī)再次乳制，乳制成直徑為5_左右的雙金屬?gòu)?fù)合線材，在乳機(jī)前可以采用在線感應(yīng)加熱，加熱溫度根據(jù)所乳制的復(fù)合棒坯的材質(zhì)確定。最后，采用拉絲機(jī)對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合線材進(jìn)行拉拔加工，制備成直徑為0.5mm?3_的雙金屬?gòu)?fù)合線材，進(jìn)行拉拔加工時(shí)可在線加熱，加熱溫度根據(jù)所拉拔的復(fù)合線材的材質(zhì)確定。
[0039]上述雙金屬?gòu)?fù)合線材的制備方法，具體步驟如下:
[0040]步驟1:前處理，參見圖1，對(duì)管材I的內(nèi)表面和棒材2的外表面進(jìn)行清潔處理，包括除油、酸洗和打磨，用以去除內(nèi)、外管表面的油污和氧化物直至露出光亮的金屬基體；
[0041]步驟2:外層金屬管和內(nèi)層棒材組合，將棒材2裝入外層金屬管I中，二者間隙在
0.2mm ?1.5mm 之間；
[0042]步驟3:三輥行星乳機(jī)乳制復(fù)合，采用三輥行星乳機(jī)對(duì)外層金屬管和內(nèi)層棒材組合進(jìn)行乳制，乳制成雙金屬?gòu)?fù)合棒坯，在乳制過程中，對(duì)套在一起的金屬管和內(nèi)層棒材組合采用在線加熱，加熱溫度根據(jù)所乳制管材和棒材的材質(zhì)確定，乳制時(shí)，乳制速度為I?
1.5m/min，乳制后復(fù)合棒還的直徑為12?40mm，長(zhǎng)度可達(dá)到20m以上；
[0043]步驟4:將用三輥行星乳機(jī)乳制后的雙金屬?gòu)?fù)合棒坯用多機(jī)架的Y乳機(jī)或平立輥乳機(jī)再次乳制，在乳機(jī)前可以采用在線加熱，加熱溫度根據(jù)所乳制的復(fù)合棒坯的材質(zhì)確定，乳制速度為10?200m/min，乳制成直徑為5mm左右的雙金屬?gòu)?fù)合線材，長(zhǎng)度可達(dá)到200m以上;
[0044]步驟5:采用拉絲機(jī)對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合線材進(jìn)行拉拔加工，制備成直徑為0.5m