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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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復合擠壓缺點:由于結合決定于擠壓過程中極短時間內的元素界面擴散,通常會因氧化物膜的存在而受到影響,因此目前復合擠壓僅限于碳鋼、不銹鋼和高鎳合金間的復合。需要指出的是,熱擠壓的變形抗力小,允許每次變形程度大,導致表面粗糙度較高,因此也有先熱擠壓再進行冷軋(或冷拔)制造復合管的方法。
復合管的離心鑄造和離心鋁熱劑法:離心鑄造是為適應海洋油氣生產而開發的,適用于制造內襯金屬熔點低于外層金屬熔點的復合管。襯層和基體均采用液態金屬。將制外管的鋼液引入一旋轉金屬模,在外管凝固過程中監測管內溫度。當外管凝固并達到一定溫度時,澆入耐蝕合金等內層金屬。通過控制鑄造條件,可以生產出牢固的冶金結合的雙金屬復合管。
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。
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