T2紫铜管在机械中的焊接工艺

为了制造一种大规格结晶器（坩埚）用的均匀、细小晶粒的超厚壁无缝 T2 紫铜管，采用 Deform-2D 模拟软 件对坯料温度、挤压速度等挤压工艺参数进行模拟分析。 结果表明：挤压过程中坯料经三向压应力后，坯料流经挤压模 口与挤压筒上端区域的温度分布均匀、变形程度一致。 根据模拟结果实际生产 1 支 准1065 mm×δ57 mm×5800 mm 的超 厚壁无缝 T2 紫铜管，产品整体晶粒均匀细小、一致，产品寿命是“锻造+套料”产品寿命的 3 倍以上。近年来，我国航空航天、海洋等领域的快速发展， 带动了我国钛合金、镍基合金等贵重金属的需求。 通 常钛、钨、镍、钽等贵重及其合金采用真空自耗冶炼其中，大规格结晶器（俗称坩埚）是真空冶炼设备的重要部件，该部件采用超厚壁 T2 紫铜管制造目前，坩埚筒体（大规格无缝紫铜管）制造的方法有离心铸造法、电解沉积法、卷焊法、锻造+套料 法、挤压法，其中挤压法生产的质量最好[5-6]。 我国国内制造大规格紫铜结晶器用无缝管常采用两种工艺 制造：一是紫铜锭锻造成铜棒，轴线方向套料加工的方式制造；二是采用紫铜板卷焊造的产品晶粒粗大，锻造不均匀区域，焊缝区晶粒尺 寸达到 200～400μm。 采用铜板卷焊结晶器，焊缝沿 轴线方向直线分布，焊接熔合区、热影响区、本体三 区域的组织差异导致在使用中周期性热胀、 冷缩作 用下，焊接区域过早开裂报废。 由于 T2 紫铜没有热 处理相变现象， 焊缝处粗大晶粒难以通过热处理工 艺优化晶粒尺寸。 变形作为粗大晶粒细化的重要手 段， 一些学者在实验室采用 T2 紫铜小试样研究变

形工艺的晶粒细化机理及合金性能， 并已取得一定成果，例如：大塑性变形、等通道挤压等工艺细化纯 铜晶粒，提高力学性能[7-10]。 锻造棒材+套料工艺优于 铜板卷焊，通过锻造改善大规格铸锭中存在的疏松、 缩孔、微裂纹、偏析、夹杂物等内部缺陷并且细化晶

粒、提高性能。