一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊及其所用合金和制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼管加工領(lǐng)域，特別涉及一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊及其所用合 金和制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼管擴(kuò)徑整圓工序是生產(chǎn)大管徑管道用鋼管（尤其是直縫埋弧焊接鋼管）的必要 流程，以保證所生產(chǎn)鋼管的幾何圓度。擴(kuò)徑可以消除變形，改善尺寸精度，提高鋼管的平直 度，并消除殘余應(yīng)力，提高屈服強(qiáng)度。目前鋼管生產(chǎn)中大都采用機(jī)械擴(kuò)徑，機(jī)械擴(kuò)徑頭主要 是由多面棱錐體和對(duì)應(yīng)的扇形楔塊組成，通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)及依靠楔面的擴(kuò)張作用，達(dá)到擴(kuò)徑 的作用。通常，擴(kuò)徑頭內(nèi)部各機(jī)構(gòu)之間采用油路供油進(jìn)行潤(rùn)滑，而油路供油存在設(shè)計(jì)復(fù)雜、 易被磨削堵塞、潤(rùn)滑不充分等缺點(diǎn)，極大地限制了擴(kuò)徑的效率及質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為改進(jìn)擴(kuò)徑機(jī)靠油路供油所帶來(lái)的一系列弊端，本發(fā)明提供一種用于鋼管擴(kuò)徑頭 的含油滑塊，通過(guò)粉末冶金制備具有一定孔隙度、加載出油卸載吸油的滑塊，達(dá)到擴(kuò)徑頭內(nèi) 錐體和外扇形塊的自潤(rùn)滑，可以替代傳統(tǒng)擴(kuò)徑頭中的油路+滑塊結(jié)構(gòu)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] -種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊，該含油滑塊由合金制成，該含油滑塊可自身含 油，加壓出油卸載吸油。
[0006] 該含油滑塊的孔隙率30%?50%、平均孔隙直徑40 且具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，含油率 為 50%?60%。。
[0007] 含油滑塊的合金包括互擴(kuò)散組元Fe、Ti、A1,組元質(zhì)量比為；Fe:Ti:Al= 4:2. 3:1?2. 3:1. 9:1，另外還含有合金總質(zhì)量1. 20?2. 30 %的RE,RE是稀土族元素。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種用于制備上述含有滑塊的合金。
[0009] -種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的合金，合金包括互擴(kuò)散組元Fe、Ti、A1，組元質(zhì) 量比為：Fe:Ti:Al= 4:2. 3:1?2. 3:1. 9:1，另外還含有合金總質(zhì)量1. 20?2. 30%的RE。
[0010] 合金最初是以Fe、Ti、A1三種組元以粉末形式單獨(dú)存在，粉末平均粒徑50i!m，為 片狀。
[0011] 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝。
[0012] 一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，依次包括等靜壓成型、燒結(jié)、保溫和 退火的步驟。
[0013] 所述等靜壓成型的步驟中，將按照上述的組分的粉末經(jīng)均勻混合后壓入模坯腔 中，振實(shí)密度為5. 00?5. 30g/cnT3,等靜壓成型壓力260?310MPa。
[0014] 所述燒結(jié)的步驟是：先在升溫到500°C，保溫30min;再升溫到1200°C，保溫 60min〇
[0015] 所述保溫的步驟是：降溫至90(TC，保溫60min。
[0016] 所述退火的步驟是：隨爐冷卻至常溫。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用一種含油滑塊集成和替代傳統(tǒng)油路系統(tǒng)和傳統(tǒng) 滑塊，并提供了該含油滑塊的組分參數(shù)和制備工藝，即通過(guò)粉末冶金制備具有一定孔隙度、 加載出油卸載吸油的滑塊，達(dá)到擴(kuò)徑頭內(nèi)錐體和外扇形塊的自潤(rùn)滑。本發(fā)明可極大降低擴(kuò) 徑頭的設(shè)計(jì)復(fù)雜度、延長(zhǎng)擴(kuò)徑頭的使用周期、降低使用成本、提高擴(kuò)徑效率及質(zhì)量。
[0018] 本發(fā)明通過(guò)控制Ti、Fe、Al三種主要合金元素含量，結(jié)合物理反應(yīng)燒結(jié)法，以柯肯 達(dá)爾效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，利用Fe、A1和Ti、A1兩組組元擴(kuò)散系數(shù)的不同，燒結(jié)之后在一定的 保溫條件（900°C，60min)下，組元A1擴(kuò)散到另外兩種組元和Ti和Fe中形成孔隙，使獲得 的含油滑塊中的孔隙度、孔隙形狀均滿足設(shè)計(jì)要求。之所以選擇Fe:Ti:Al= 4:2.3:1? 2. 3:1. 9:1，是因?yàn)橐ㄟ^(guò)Fe和Ti的相互作用消除互擴(kuò)散帶來(lái)的體積膨脹效應(yīng)，也可以降 低成本。同時(shí)，為了避免A1含量過(guò)高導(dǎo)致的含油滑塊力學(xué)性能下降，本發(fā)明相應(yīng)的添加一 定量RE(1. 20?2. 30% )元素，達(dá)到減少高鋁硬脆相、凈化晶界的作用。通過(guò)改進(jìn)組分和工 藝，最終獲得力學(xué)性能滿足要求且孔隙度為30?50%的開(kāi)孔結(jié)構(gòu)含油滑塊。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1含油滑塊制備工藝圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021] 一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊，該含油滑塊由合金制成，該含油滑塊自身含油， 加壓出油卸載吸油。
[0022] 該含油滑塊的組元質(zhì)量百分比為：Fe:Ti:Al= 4:2. 3:1?2. 3:1.9:1，另外還含 有RE(1. 20?2. 30% )。合金最初是以Fe、Ti、Al三種組元以粉末形式單獨(dú)存在，粉末平均 粒徑50ym，片狀。上述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，依次包括等靜壓成型、 燒結(jié)、保溫和退火的步驟；等靜壓成型的步驟中，將按照上述的組分的粉末經(jīng)均勻混合后壓 入模坯腔中，振實(shí)密度為5. 00?5. 30g/cm_3,等靜壓成型壓力260?310MPa;燒結(jié)的步驟 是：先在升溫到500°C，保溫30min;再升溫到1200°C，保溫60min;保溫的步驟是：降溫至 900°C，保溫60min;退火的步驟是：隨爐冷卻至常溫。
[0023] 針對(duì)Ti、Fe、A1三個(gè)組分的不同配比進(jìn)行實(shí)施例分析：
[0024] 實(shí)施例1
[0025]Fe:Ti:Al= 4:2. 3:1，RE= 2. 00%，工藝參數(shù)不變，見(jiàn)表 1 :
[0026]表1
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊，其特征在于：該含油滑塊由合金制成，該含油滑 塊可自身含油，加壓出油卸載吸油。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊，其特征在于：該含油滑塊的孔隙 率30%?50%、平均孔隙直徑40 μ m且具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，含油率為50%?60%。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊，其特征在于：含油滑塊的合金包 括互擴(kuò)散組元Fe、Ti、Al，組元質(zhì)量比為：Fe:Ti:Al = 4:2. 3:1?2. 3:1. 9:1，另外還含有合 金總質(zhì)量1. 20?2. 30%的RE。
4. 一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的合金，其特征在于：合金包括互擴(kuò)散組元Fe、 !131，組元質(zhì)量比為疋6 :1'^1 = 4:2.3:1?2.3:1.9:1，另外還含有合金總質(zhì)量1.20? 2.30%的1?。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的合金，其特征在于：合金最初是 以Fe、Ti、Al三種組元以粉末形式單獨(dú)存在，粉末平均粒徑50 μ m，為片狀。
6. -種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，其特征在于：依次包括等靜壓成型、 燒結(jié)、保溫和退火的步驟。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，其特征在于：所述等 靜壓成型的步驟中，將按照權(quán)利要求4所述的組分的粉末經(jīng)均勻混合后壓入模坯腔中，振 實(shí)密度為5. 00?5. 30g/cnT3,等靜壓成型壓力260?310MPa。
8. 如權(quán)利要求6所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，其特征在于：所述燒 結(jié)的步驟是：先在升溫到500°C，保溫30min ;再升溫到1200°C，保溫60min。
9. 如權(quán)利要求6所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，其特征在于：所述保 溫的步驟是：降溫至900°C，保溫60min。
10. 如權(quán)利要求6所述的用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊的制備工藝，其特征在于：所述退 火的步驟是：隨爐冷卻至常溫。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊，該含油滑塊由合金制成，該含油滑塊自身含油，加壓出油卸載吸油；含油滑塊的合金包括互擴(kuò)散組元Fe、Ti、Al，組元質(zhì)量比為：Fe:Ti:Al＝4:2.3:1～2.3:1.9:1，另外還含有合金總質(zhì)量1.20～2.30％的RE。合金最初是以Fe、Ti、Al三種組元以粉末形式單獨(dú)存在，粉末平均粒徑50μm，片狀。通過(guò)等靜壓成型、燒結(jié)、保溫和退火的步驟制備上述用于鋼管擴(kuò)徑頭的含油滑塊。本發(fā)明采用含油滑塊集成和替代傳統(tǒng)油路系統(tǒng)和傳統(tǒng)滑塊，即通過(guò)粉末冶金制備具有一定孔隙度、加載出油卸載吸油的滑塊，達(dá)到擴(kuò)徑頭內(nèi)錐體和外扇形塊的自潤(rùn)滑。
【IPC分類】C22C33-02, C22C38-14, B21D39-20, B21D3-14, B21D37-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104550517
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410653893
【發(fā)明人】姚正軍, 徐尚君, 羅西希, 林玉劃, 張澤磊, 周艷軍, 姚一波
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月17日