介紹?GH4145合金毛細(xì)管 的生產(chǎn)工藝流程 ，重 點分 析其 穿孔工藝 ，指出穿孔工藝的關(guān)鍵控制點 ，并 對穿孑L工藝進(jìn)行改進(jìn)。分析認(rèn)為 ：加 大皮帶輪 尺寸 ，在管坯尾端焊接長度?50-?100mm?的碳素管坯 ，調(diào)整穿孔機頂 桿小車水平度 ，將 穿孑L機導(dǎo)板改 為導(dǎo)輥 ，可降低穿孑L缺陷的產(chǎn)生概率 ，提高穿孔效率和產(chǎn)品成材率。

GH4145合金 主要是 以?^y[Ni(Al、Ti、Nb)]?相進(jìn)行時效強化的鎳基高溫合金 ，在?980℃以下具 有 良好的耐腐蝕和抗 氧化性能 ，800℃以下具有較 高 的強度 ，相近的 國外產(chǎn)品牌號 為?InconelX一750 (美國)、NiCr15Fe7TiA1(德 國)、NC15FeTNbA(法 國)、NCF750(日本)。該合金被 國內(nèi)外廣泛使用 ， 目前該合金主要用于制造航空發(fā)動機在?800℃以下 工作并要求強度較高的耐腐蝕 的環(huán)形件 、結(jié)構(gòu)件和 螺栓等零件 以及汽輪機渦輪葉片等零件。我 國對于 該合金的研究起步較晚，開始于?20世紀(jì)?70年代末 期 ，40多年的研究主要集中在合金的成分試制 、冶 煉以及棒材 、絲材和大直徑管材產(chǎn)品的冷加工工藝方面 ，對于其管材產(chǎn)品特別是直徑小于?6mm的毛 細(xì)管材產(chǎn)品研究相對較少 ，而對于該合金毛細(xì)管產(chǎn) 品生產(chǎn) 中的難點——穿孑L方 面研究更少 。GH4145?合金毛細(xì)管主要用于耐高溫高壓的密封件 。因此 ， 本文主要探討?GH4145合金毛細(xì)管的穿孑L工藝。

GH4145簡介：
GH4145合金主要是以γ"[Ni3(Al、Ti、Nb)]相進(jìn)行時效強化的鎳基高溫合金，在980℃以下具有良好的耐腐蝕和耐氧化性能，800℃以下具有高的強度，540℃以下具有好的耐松弛性能，同時還具有良好的成形性能和焊接性能。該合金主要用于制造發(fā)動機在800℃以下工作并要求強度高的耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧。還可用于制造汽輪機渦輪葉片等零件。

材料牌號

GH4145（GH145）

相近牌號

nconel X-750(美國）,NiCr15Fe7TiAl(德國),NC15FeTNbA(法國),NCF750（日本）

GH4145化學(xué)成分：

合金標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)的組織由γ基體、Ti(C、N)、Nb(C、N)、M23C6碳化物和γ'[Ni3(Al、Ti、Nb)]相組成，γ'含量大約為14.5%，是合金的主要強化相。

工藝性能與要求

1.合金的鍛造溫度在1220～950℃之間均易成形。該合金在劇烈成形工序后就進(jìn)行固溶處理。

2.該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關(guān)。

3.合金具有好的焊接性能，可進(jìn)行各種焊接。焊接后進(jìn)行時效處理可獲得近似完全熱處理狀態(tài)的強度。

4.零件熱處理就在無硫的中性或還原性氣氛中進(jìn)行，以免發(fā)生硫化。

熱處理制度

板、帶、管材供應(yīng)狀態(tài)的固溶熱處理制度980℃±15℃，空冷。材料及零件的中間熱處理制度，可分別選擇下列工藝進(jìn)行熱處理。

退火：955～1010℃，水冷。

焊接件焊接前退火：980℃，1h。

焊接件消除應(yīng)力退火：900℃,保濕2h。

消除應(yīng)力退火：885℃±15℃，24h,空冷。

合金采用電弧爐加真空自耗重熔、真空感應(yīng)加電渣、電渣加真空自耗重熔或真空感應(yīng)加真空自耗重熔。

應(yīng)用概況與特殊要求

該合金主要用于制造發(fā)動機工作溫度在540℃以下的耐腐蝕的平面波形彈簧、周向螺旋彈簧、螺旋壓簧、彈簧卡圈和密封圈等零件。

1?技術(shù)要求?GH4145毛細(xì)管的化學(xué)成分要求見表?1…，尺寸 及其公差為?3 mm×0．5 mm。?GH4145毛細(xì)管應(yīng)進(jìn)行高溫 、高壓 、爆破性能 試 驗 ，其 試 驗 結(jié) 果 應(yīng) 符 合 相 關(guān) 的標(biāo) 準(zhǔn) 要 求 。?GH4145毛細(xì) 管的工藝 流程為 ：管坯 檢查一 截 斷一定心一扒皮 加熱 穿孔一切 頭一矯 直一 外 磨一檢查一熱處理一冷軋 熱處理一拉拔一成品一 精整 、檢驗 、包裝一入庫。

2?熱穿子L工藝 的關(guān)鍵控 制點?GH4145是高溫難變形合金 ，其在穿孔變形過 程 中具有較 高的變形抗力 ，穿孔過程 中常出現(xiàn)軋 卡 、內(nèi)折裂紋 、穿不透等缺陷和問題 。 試驗所用的穿孑L設(shè)備為二輥斜軋穿孑L機 ，由兩 個 同向旋轉(zhuǎn)且輥軸交叉傾斜的軋輥 、兩塊導(dǎo)板?(或 導(dǎo)盤?)以及頂頭構(gòu)成 的孔型將實心管坯穿軋成空心 毛管?[2-81。 一 般穿孔過程如圖?1所示。金屬棒材在頂頭 的 拉一壓力交替作用下 ，使金屬棒材穿孔成為毛管。但 由于拉 、壓力的交替作用 ，使得管坯 的中心易出現(xiàn) 開裂 ，就是通常所說 的孑L腔。如 圖?l所示 ，?I—I?截 面為穿4LB-,t的開始壓縮點 ，Ⅱ一Ⅱ截面為頂頭壓 縮點。 Ⅱ一Ⅱ截面與頂頭交點處就是孑L腔的出現(xiàn)點。 孔腔出現(xiàn)后 ，再經(jīng)歷頂頭的反復(fù)輾壓就會出現(xiàn)內(nèi)折 裂紋。生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免其 內(nèi)折和孔腔缺陷出現(xiàn) 。

影響孑L腔產(chǎn)生的因素主要有?5個 ：①待穿孑L管 坯本身 的性能指標(biāo) ，主要是指其強度和塑性指標(biāo) ； ②鉬頂頭 的壓縮程度 ；③ 待穿孔管坯本身 的橢 圓 度 ；④穿孔時單位拉壓次數(shù) ；⑤加熱溫度 。控N：fL?腔出現(xiàn)的關(guān)鍵點在于頂頭的單位拉壓次數(shù)和穿孔速 度 ，速度越快 ，孔 腔和 內(nèi)折越容易 出現(xiàn) ，速 度太 慢 ，雖然孑L腔不會出現(xiàn) ，但容易造成穿不透 、二次 咬入 困難 和軸 向力 加大 ，并使頂頭 的磨損 速度加 大 。因此 ，控制熱穿孔的穿孔速度和壓下量就顯得 至 關(guān)重 要 。?2．1?增力Ⅱ穿孑L機車L帶0力 二輥斜軋穿孑L機主要由?4部分組成 ，包括主傳動 、工作機座 、穿孑L機前臺和穿孔機后 臺。主傳動 部分是將 電機輸 出的動力通過傳送帶傳到軋輥上 。 穿孔的速度越快 ，孑L腔越容易形成?l9_10]。因此 ，加 大皮帶輪 的尺寸 ，降低 穿孑L速度 ，進(jìn)而增 加軋制 力 ，實現(xiàn)穿孔過程。?2．2?增加穿孔機推進(jìn)力 穿孔機最初 的形式是采取無頂頭斜軋 ，獲得 的 毛細(xì)管 內(nèi)孔很小且很粗糙 ，不能應(yīng)用 ，后來改為加 頂頭斜軋獲得了成功。文獻(xiàn)[11—12]又對導(dǎo)向工具 、 軋輥形狀和數(shù)量等做 了改進(jìn) ，相繼 出現(xiàn)了錐形輥穿 孔機以及盤式穿孔機等?]。 二輥斜軋穿孑L機穿孑L變形區(qū)中的軸向作用力平 衡公式為 ：

由于實際穿孔過程?中?Pl、P’的數(shù)值很小 ，可 以忽略不計 ，穿孑L的軸 向運動是 作 用的結(jié)果 ， 其他 的力都是阻止軸 向運動的力。因此 ，要實現(xiàn)圓 鋼穿孔 的軸 向運動 ， 地方 向必須與金屬運 動方 向一致。這就要求軋輥的軸向速度大于金屬軸 向移 動速度 ，即變形區(qū)中絕大部分為后滑區(qū) ，按照公式?(1)，軸 向運動 的條件才能成立。當(dāng) 靠速度的調(diào) 節(jié)不能大于軸向阻力 ，或切向摩擦力矩小于轉(zhuǎn)動力 矩時 ，穿孑L過程就不能進(jìn)行 ，即生產(chǎn)過程 中出現(xiàn)軋 卡?l4缺陷。 穿孑L機穿孔過程中產(chǎn)生后滑區(qū)的實質(zhì)在于頂頭 阻力的影響。據(jù)此 ，穿孔過程中加一后推力主動驅(qū) 動頂頭運動，就會避免軋卡發(fā)生 ，試驗過程 中在管 坯 尾 部 焊 接?50～100mm?長度 的碳 素 管 坯 ，用 以增 加穿孑L后的推進(jìn)力 ，防止軋卡缺陷發(fā)生。?2．3?保證穿孔平穩(wěn) 穿孔機后臺主要 由頂桿小車 、定心輥和升降輥 組成 ，其主要作用就是控制穿孔 的中心線(即軋制 線)。為了保持穿孔平穩(wěn)進(jìn)行 ，經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn) ，調(diào)整穿孑L機頂桿小車水平度 ，使得小車頂桿軸線稍 低 于軋 制 中心 線?1～2mm，該合 金穿孔 過程 最平 穩(wěn) 。?2．4?降低鉬頂頭變形趨勢?GH4145屬于高溫難變形合金 ，其熱變形能力 很強 ，為了實現(xiàn)其順利穿孔 ，對鉬頂頭在高壓力作 用下的抗變形能力提 出很高的要求 。為了降低鉬頂 頭在穿孑L過程中發(fā)生熱變形 ，增加定向的冷卻循環(huán) 水 ，及時對鉬頂頭進(jìn)行降溫處理 ，?2．5?改變導(dǎo)板為導(dǎo)輥 導(dǎo)板是穿孔機 中重要的工具之一 ，它與軋輥組 成一個封閉的結(jié)構(gòu) ，導(dǎo)板的形狀在穿孔時不僅起到 管坯和毛管的導(dǎo)向作用 ，使軋線穩(wěn)定 ，更重要的是 封 閉孑L型外環(huán) ，限制毛管橫 向變形。因此 ，將導(dǎo)板 換成導(dǎo)輥 ，減少了接觸面積 ，從而減少磨損 ，更易 于與軋輥匹配合作完成穿孔過程 ，使得穿孔更順利 開 展?3?穿孔工藝 穿孔前的加熱工藝為 ：900℃人爐 ，隨爐升至?1150℃，保溫?20rain；為 了保證 管坯 的受熱 均 勻 ，應(yīng)采用料架 ，應(yīng)盡量在管坯之間留有 間隙 ，放 置于加熱爐 的中央位置。穿孔取料時 由上層開始往 下 層夾 料 。

穿孔時?，鉬頂頭外表面禁止沾水?，每穿一支?圓?鋼后沾一次玻璃粉保護(hù)頂頭并起到潤滑作用?。頂頭?位置稍低于軋制線?1-2mm。

4?結(jié) 論 實際生產(chǎn)過程中 ，經(jīng)過大量 的試驗數(shù)據(jù)分析 ， 降低穿孔缺 陷的產(chǎn)生概率 ，提 高穿孔效 率和成材 率 ，最終確定 了該合金熱穿孔工藝 的改進(jìn) 措施如 下 ：

(1)?加大皮帶輪尺寸?，降低穿孔機速度?，以增?加穿孔機軋制力?；

(2)?在管坯尾部焊接?50～100mm長度 的碳素 管坯 ，用以增加穿孑L后的推進(jìn)力 ，防止軋卡缺陷發(fā) 生 ；

(3)?調(diào)整穿孔機頂桿小車水平度?，使得小車頂?桿軸線稍低于軋制?中心線?1～2mm，以確保穿孑L中 管料運動平穩(wěn) ；

(4)?增加定投冷卻循環(huán)水壓力?，降低頂頭過熱?變形趨勢?；

(5)將穿孔機 導(dǎo)板 改為導(dǎo)輥穿孔 ，減少 了磨 損 ，有利于穿孔順利進(jìn)行。