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目前金属复合无缝管冷成型法大致有以下两种:内扩涨型和外减径型。内扩涨型,即:采用两种材质的无缝管相互穿套(如外管采用一般普碳钢无缝钢管,内穿一薄壁不锈钢管作为内层金属管),在内管中施以高压,使内层无缝管发生塑性变形外层无缝管仅产生弹性变形,从而使内管与外管紧密结合,形成双金属复合无缝管。
外减径型,即:仍采用两种材质的无缝管相互穿套,对外层管进行减径拉拔或轧制,使内管与外管紧密结合,形成双金属复合无缝管。以上两种工艺生产的金属复合无缝管的不足之处在于:生产成本高昂,内外管均必须采用现成的热轧或冷拔无缝管,加上其后的内涨或减径工序使其制造成本大幅度上升;以上两种类型的无缝管并非完全意义上的金属复合,两层金属相互间并无冶金熔合,在受轴向力的情况下内外两层金属难以传递和均衡外力,在需要热传递的应用领域,由于内外两层金属间存在间隙,热阻必将大幅度增加。
热成型制造工艺包括热轧和热挤压两种方法,前者主要适用于有缝复合管的生产,后者适用于无缝复合管的生产。轧制是一种传统的制备复合金属的方法。热轧复合实质上属于压力焊,如果变形量足够大,轧辊施加的压力就会破坏金属表面的氧化膜,使表面达到原子接触,从而使两表面焊在一起。轧制的优缺点分别为:优点:生产率高、质量好、成本低,并可大量节省金属材料的损耗,因此是目前应用极为广泛的复合材料生产技术。轧制结合的复合板占复合板总产量的90%,而且经常应用于壁厚小于32mm的管材的加工。缺点:一次性投资大,而且很多材料组合不能通过轧制复合实现。目前应用广泛的还是利用轧制工艺进行碳钢、不锈钢有缝复合管的制造。
热挤压一般是针对双金属管坯进行的,称为复合挤压(coextrude)。复合挤压目前是生产不锈钢和高镍合金无缝复合管的好方法,日本制钢所利用这种方法生产8in(203.2mm)以下的双金属复合管。它是将两种以上的金属组成的一大直径复合坯料加热到1200℃左右,然后挤过由模具和芯轴形成的环状空间。当挤压坯料截面缩减到10:1时,高的挤压压力和温度会在界面处产生“压力焊”的焊接效应,促进界面间的快速扩散和广泛结合,实现界面的冶金结合。挤压前的复合管坯制造方法有三种:由锻造坯料通过热穿孔和放大挤压获得;直接离心旋铸;用耐蚀粉末颗粒。也有内外两种金属原材料均采用粉末的,称为“nuval”工艺,可以开发新型合金,但粉末制备成本太高。
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