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熱擠壓一般是針對雙金屬管坯進行的,稱為復合擠壓(coextrude)。復合擠壓目前是生產不銹鋼和高鎳合金無縫復合管的好方法,日本制鋼所利用這種方法生產8in(203.2mm)以下的雙金屬復合管。它是將兩種以上的金屬組成的一大直徑復合坯料加熱到1200℃左右,然后擠過由模具和芯軸形成的環狀空間。當擠壓坯料截面縮減到10:1時,高的擠壓壓力和溫度會在界面處產生“壓力焊”的焊接效應,促進界面間的快速擴散和廣泛結合,實現界面的冶金結合。擠壓前的復合管坯制造方法有三種:由鍛造坯料通過熱穿孔和放大擠壓獲得;直接離心旋鑄;用耐蝕粉末顆粒。也有內外兩種金屬原材料均采用粉末的,稱為“nuval”工藝,可以開發新型合金,但粉末制備成本太高。復合擠壓的優點:界面為冶金結合;擠壓過程中涉及的力完全是壓應力,因此特別適合于熱加工性不好、塑性低的高合金金屬的加工。
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復合管的爆炸焊成型法:爆炸焊成型工藝是靠爆炸產生的沖擊波,使內管發生塑性變形,緊貼外管,從而形成復合管。利用爆炸成型,覆層可小于0.2mm,熔合比小可達到5%;覆層緊密,產品適用性廣。另外,利用爆炸焊可實現多種金屬間的連接,有些是采用其他方法不能實現的。該方法的主要缺點是,界面非擴散冶金結合,對尺寸較長的復合管量很難準確確定,而且具有一定的危險性。
復合管的激光包覆法:用高功率激光設備對鋼管進行外包覆。合金粉末經自動進料器送到母管的激光束照射區,激光束熔化粉末和工件表面薄層后,用螺旋包覆法便可完全包覆整根鋼管,制成雙金屬復合管。
復合管的粉末冶金法:在碳鋼或類似材料制成的母管與金屬薄壁管之間加入粉末充填層,管子兩端分別用底板密封。在預定的溫度下加熱,再熱擠壓成復合鋼管。用酸洗方法去掉底板和金屬薄壁管。根據不同的用途,復合層可為外層或內層。
冷成型法:冷成型制造工藝的基本特征是將預加工好的薄壁不銹鋼管套入碳鋼管中,然后通過機械方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內壁上。薄壁不銹鋼管有兩種獲得途徑:一種是通過選擇合適規格的無縫不銹鋼管,通過旋壓的方法使之變薄,達到要求的外徑和厚度;另一種是用薄的不銹鋼板或鋼帶在專用的制管機上用tig焊接成直縫或螺旋縫不銹鋼管。采用拉拔、脹接、旋壓和滾壓等方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內壁上,其中拉拔和脹接為常用。拉拔是取兩根分別制成的無縫鋼管,將一根套在另一根外面,然后將兩管通過一模具同時進行拉拔,從而實現緊密配合的機械結合。這種管的優點是生產工藝比較簡單,價格較便宜。缺點是界面非擴散結合,只是依靠對外層進行的冷加工來獲得緊密配合,因此冷加工復合管如果遭遇高溫就有分層傾向,復合管會因應力釋放而失效。這就限制了冷加工管的使用環境和應用領域。脹接分機械脹接和液壓脹接兩種。機械脹接是目前生產不銹鋼復合管的一種主要方法,它是利用滾脹芯軸回轉擠壓使復合管內管發生塑性變形,外管發生彈性變形,從而使復合管的外管對內管產生接觸壓力,以達到復合管內外壁的緊密貼合。液壓脹接原理與機械脹接相同,只是用管內高壓水施壓代替滾脹芯軸回轉擠壓。機械脹接時脹接力大小難以確定,易發生欠脹或過脹,且多次滾脹易造成襯里開裂。液壓脹接時脹接力均勻且大小可進行計算,因此更具優越性。兩種脹接法的共同缺點是內外層只是機械結合,和拉拔成型一樣,在高溫環境下會因應力松弛而分層失效。
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