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目前金屬?gòu)?fù)合無(wú)縫管冷成型法大致有以下兩種:內(nèi)擴(kuò)漲型和外減徑型。內(nèi)擴(kuò)漲型,即:采用兩種材質(zhì)的無(wú)縫管相互穿套(如外管采用一般普碳鋼無(wú)縫鋼管,內(nèi)穿一薄壁不銹鋼管作為內(nèi)層金屬管),在內(nèi)管中施以高壓,使內(nèi)層無(wú)縫管發(fā)生塑性變形外層無(wú)縫管僅產(chǎn)生彈性變形,從而使內(nèi)管與外管緊密結(jié)合,形成雙金屬?gòu)?fù)合無(wú)縫管。
外減徑型,即:仍采用兩種材質(zhì)的無(wú)縫管相互穿套,對(duì)外層管進(jìn)行減徑拉拔或軋制,使內(nèi)管與外管緊密結(jié)合,形成雙金屬?gòu)?fù)合無(wú)縫管。以上兩種工藝生產(chǎn)的金屬?gòu)?fù)合無(wú)縫管的不足之處在于:生產(chǎn)成本高昂,內(nèi)外管均必須采用現(xiàn)成的熱軋或冷拔無(wú)縫管,加上其后的內(nèi)漲或減徑工序使其制造成本大幅度上升;以上兩種類型的無(wú)縫管并非完全意義上的金屬?gòu)?fù)合,兩層金屬相互間并無(wú)冶金熔合,在受軸向力的情況下內(nèi)外兩層金屬難以傳遞和均衡外力,在需要熱傳遞的應(yīng)用領(lǐng)域,由于內(nèi)外兩層金屬間存在間隙,熱阻必將大幅度增加。
熱成型制造工藝包括熱軋和熱擠壓兩種方法,前者主要適用于有縫復(fù)合管的生產(chǎn),后者適用于無(wú)縫復(fù)合管的生產(chǎn)。軋制是一種傳統(tǒng)的制備復(fù)合金屬的方法。熱軋復(fù)合實(shí)質(zhì)上屬于壓力焊,如果變形量足夠大,軋輥施加的壓力就會(huì)破壞金屬表面的氧化膜,使表面達(dá)到原子接觸,從而使兩表面焊在一起。軋制的優(yōu)缺點(diǎn)分別為:優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低,并可大量節(jié)省金屬材料的損耗,因此是目前應(yīng)用極為廣泛的復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)。軋制結(jié)合的復(fù)合板占復(fù)合板總產(chǎn)量的90%,而且經(jīng)常應(yīng)用于壁厚小于32mm的管材的加工。缺點(diǎn):一次性投資大,而且很多材料組合不能通過(guò)軋制復(fù)合實(shí)現(xiàn)。目前應(yīng)用廣泛的還是利用軋制工藝進(jìn)行碳鋼、不銹鋼有縫復(fù)合管的制造。
熱擠壓一般是針對(duì)雙金屬管坯進(jìn)行的,稱為復(fù)合擠壓(coextrude)。復(fù)合擠壓目前是生產(chǎn)不銹鋼和高鎳合金無(wú)縫復(fù)合管的好方法,日本制鋼所利用這種方法生產(chǎn)8in(203.2mm)以下的雙金屬?gòu)?fù)合管。它是將兩種以上的金屬組成的一大直徑復(fù)合坯料加熱到1200℃左右,然后擠過(guò)由模具和芯軸形成的環(huán)狀空間。當(dāng)擠壓坯料截面縮減到10:1時(shí),高的擠壓壓力和溫度會(huì)在界面處產(chǎn)生“壓力焊”的焊接效應(yīng),促進(jìn)界面間的快速擴(kuò)散和廣泛結(jié)合,實(shí)現(xiàn)界面的冶金結(jié)合。擠壓前的復(fù)合管坯制造方法有三種:由鍛造坯料通過(guò)熱穿孔和放大擠壓獲得;直接離心旋鑄;用耐蝕粉末顆粒。也有內(nèi)外兩種金屬原材料均采用粉末的,稱為“nuval”工藝,可以開(kāi)發(fā)新型合金,但粉末制備成本太高。
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