一种运用塑性变形流体在模具表面制造微织构的方法

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术1.本发明涉及一种运用塑性变形流体在模具表面制造微织构的方法，属于模具加工技术领域。本方法适用于在外径20mm～120mm三辊轧管机芯棒的外表面制造微织构形貌，可提高轧制管材内表面的表面质量。背景技术：2.表面粗糙度是评定金属管材表面质量的一项重要指标，模具工作表面的表面形貌对塑性成形时的摩擦力和成形件的表面粗糙度都有很大影响。表面微织构技术是在模具工作表面上制备出具有一定几何尺寸和排布方式的图貌阵列，其作用是一方面通过降低接触面积来减小摩擦阻力，另一方面又通过对润滑油的存储实现动压润滑和二次润滑以起到减少磨损、提高模具使用寿命和改善成形件表面质量的作用。表面微织构技术涉及的表面微观形貌一般尺寸较小，一般是微米级的凹坑或凸起等微造型，属于微细加工领域，其加工方法是表面微织构技术的技术关键。近年来，国内外研究人员已提出了多种表面微织构形貌的加工方法，常用的制造方法有激光加工、化学刻蚀、电火花加工、电解加工等。3.本发明提供一种新的表面微织构形貌的加工方法，运用塑性变形流体在工模具表面制造微织构形貌。具体方法是使用经过机械抛光后的芯棒在三辊轧管机上进行管材轧制，在轧制过程中管坯发生塑性变形，其塑性变形流体对三辊轧管机芯棒的外表面进行研磨，随着轧制过程的不断进行，塑性变形流体逐渐在芯棒的外表面研磨出有利于金属流动的微织构形貌，其宏观表现为轧制管材内表面的表面粗糙度逐渐降低，待轧制管材内表面的表面粗糙度降到稳定值时，停止轧制，然后对三辊轧管机芯棒进行渗氮处理以强化模具表面。使用该方法制备的三辊轧管机芯棒进行成品管材轧制，可以提高成品管材内表面的表面质量。4.用于对三辊轧管机芯棒进行塑性变形流体研磨的管材，在研磨结束后可视为中间产品，作为坯料继续生产下一规格的管材。也可以作为对内表面的表面粗糙度要求不高的成品管材。技术实现要素：5.本发明的目的是提供一种运用塑性变形流体在模具表面制造微织构的方法。6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种运用塑性变形流体在模具表面制造微织构的方法，包括如下步骤：（1）机械抛光：对外径为20mm～120mm的三辊轧管机芯棒的外表面进行机械抛光，抛光至表面粗糙度为ra0.2。7.（2）塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌：采用紫铜管坯或5a02铝合金管坯作为原材料，使用经过机械抛光后的三辊轧管机芯棒进行管材轧制，在轧制过程中管坯发生塑性变形，其塑性变形流体对芯棒的外表面进行研磨，随着轧制过程的不断进行，塑性变形流体逐渐在芯棒的外表面研磨出有利于金属流动的微织构形貌，其宏观表现为轧制管材内表面的表面粗糙度逐渐降低，待轧制管材内表面的表面粗糙度降至ra0.4～ra0.8时，停止轧制。8.（3）渗氮热处理：对经过塑性变形流体研磨后的三辊轧管机芯棒进行离子渗氮热处理，提高三辊轧管机芯棒的表面硬度和耐磨性。9.一种优选技术方案，其特征在于：所述的步骤（1）、（2）和（3）中所述的三辊轧管机芯棒的材料为cr12mov钢或9sicr钢。10.一种优选技术方案，其特征在于：所述的步骤（3）中所述的离子渗氮热处理工艺为温度510～530℃，保温时间5～7小时。11.本发明的有益效果为：使用经过塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌之后的三辊轧管机芯棒进行管材的轧制加工，可以降低轧制管材内表面的表面粗糙度，提高管材的内表面的表面质量。附图说明12.图1为三辊轧管机芯棒的结构示意图。具体实施方式13.下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。14.实施例1外径20mm三辊轧管机芯棒的塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌，以9sicr钢的芯棒为例：（1）机械抛光：对外径20mm的9sicr钢三辊轧管机芯棒的外表面进行机械抛光，抛光至表面粗糙度为ra0.2。15.（2）塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌：采用紫铜管坯作为原材料，使用经过机械抛光后的三辊轧管机芯棒进行管材轧制，在轧制过程中紫铜管坯发生塑性变形，其塑性变形流体对芯棒的外表面进行研磨，随着轧制过程的不断进行，塑性变形流体逐渐在芯棒的外表面研磨出有利于金属流动的微织构形貌，其宏观表现为轧制管材内表面的表面粗糙度逐渐降低，待轧制紫铜管材内表面的表面粗糙度降至ra0.4时，停止轧制。16.（3）渗氮热处理：对经过塑性变形流体研磨后的三辊轧管机芯棒进行离子渗氮热处理，提高三辊轧管机芯棒的表面硬度和耐磨性。离子渗氮热处理工艺为温度510℃，保温时间5小时。17.实施例2外径120mm三辊轧管机芯棒的塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌，以cr12mov钢的芯棒为例：（1）机械抛光：对外径120mm的cr12mov钢三辊轧管机芯棒的外表面进行机械抛光，抛光至表面粗糙度为ra0.2。18.（2）塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌：采用5a02铝合金管坯作为原材料，使用经过机械抛光后的三辊轧管机芯棒进行管材轧制，在轧制过程中5a02铝合金管坯发生塑性变形，其塑性变形流体对芯棒的外表面进行研磨，随着轧制过程的不断进行，塑性变形流体逐渐在芯棒的外表面研磨出有利于金属流动的微织构形貌，其宏观表现为轧制管材内表面的表面粗糙度逐渐降低，待轧制5a02铝合金管材内表面的表面粗糙度降至ra0.8时，停止轧制。19.（3）渗氮热处理：对经过塑性变形流体研磨后的三辊轧管机芯棒进行离子渗氮热处理，提高三辊轧管机芯棒的表面硬度和耐磨性。离子渗氮热处理工艺为温度530℃，保温时间7小时。技术特征：1.一种运用塑性变形流体在模具表面制造微织构的方法，适用于在外径20mm～120mm三辊轧管机芯棒的外表面制造微织构形貌（可提高轧制管材内表面的表面质量），包括如下步骤：（1）机械抛光：对外径为20mm～120mm的三辊轧管机芯棒的外表面进行机械抛光，抛光至表面粗糙度为ra0.2；（2）塑性变形流体研磨制备表面微织构形貌：采用紫铜管坯或5a02铝合金管坯作为原材料，使用经过机械抛光后的三辊轧管机芯棒进行管材轧制，在轧制过程中管坯发生塑性变形，其塑性变形流体对芯棒的外表面进行研磨，随着轧制过程的不断进行，塑性变形流体逐渐在芯棒的外表面研磨出有利于金属流动的微织构形貌，其宏观表现为轧制管材内表面的表面粗糙度逐渐降低，待轧制管材内表面的表面粗糙度降至ra0.4～ra0.8时，停止轧制；（3）渗氮热处理：对经过塑性变形流体研磨后的三辊轧管机芯棒进行离子渗氮热处理，提高三辊轧管机芯棒的表面硬度和耐磨性。2.按照权利要求1所述的适用于管材拉拔芯头的塑性变形流体抛光方法，其特征在于：所述的步骤（1）、（2）和（3）中所述的三辊轧管机芯棒的材料为cr12mov钢或9sicr钢。3.按照权利要求1所述的适用于管材拉拔芯头的塑性变形流体抛光方法，其特征在于：所述的步骤（3）中所述的离子渗氮热处理工艺为温度510～530℃，保温时间5～7小时。技术总结本发明涉及一种运用塑性变形流体在模具表面制造微织构的方法，属于模具加工技术领域。本方法适用于在外径20mm～120mm三辊轧管机芯棒的外表面制造微织构形貌，可提高轧制管材内表面的表面质量。所采用的工艺步骤为：机械抛光技术研发人员：彭海健 林亮华 张达响受保护的技术使用者：东华理工大学技术研发日：2020.10.20技术公布日：2022/8/29









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