一种铬锆铜异形板的锻造方法.pdf

本发明属于一种用于常规磁体托卡马克装置板式环向场线圈所需的铬锆铜异型铜板的锻造方法。包括以下步骤，将铬锆铜铜锭加热进行墩拔、冲孔制成铜套粗坯；将制得的铜套粗坯进行高温热环轧，使其直径扩大，壁厚减小，同时利用环轧余热进行固溶热处理；将制得的铜套形状坯料从一侧锯开一个开口，用油压机经过锻压将环状铜套展开成平板；将制得的铜板用油压机进行不均匀变形，使铜板产生弯曲，得到最终锻件。其优点是，相比现有技术的轧制或者锻造方法，能大幅减少轧制或者锻造过程预留的机加工余量，提高了产品的材料利用率，生产成本大幅减少；同时能够使铜板获得十分细小的晶粒组织，满足装置对铜板的各项性能要求。

权利要求书
1.  一种铬锆铜异形板的锻造方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤A：将铬锆铜铜锭加热进行墩拔、冲孔制成铜套粗坯；
步骤B：将由步骤A制得的铜套粗坯进行高温热环轧，使其直径扩大，壁厚减小，同时利用环轧余热进行固溶热处理；
步骤C：将由步骤B制得的铜套形状坯料从一侧锯开一个开口，用油压机经过锻压将环状铜套展开成平板；
步骤D：将由步骤C制得的铜板用油压机进行不均匀变形，使铜板产生弯曲，得到最终锻件。

说明书一种铬锆铜异形板的锻造方法
技术领域
本发明属于一种有色金属加工方法，具体涉及一种用于常规磁体托卡马克装置板式环向场线圈所需的铬锆铜异型铜板的锻造方法。
背景技术
托卡马克装置，是一种利用磁场约束等离子体来实现受控核聚变反应的聚变装置。它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。线圈通电产生巨大的磁场，用于约束等离子体，通过各种辅助加热手段使等离子体达到高温高压状态，以达到核聚变反应的目的。线圈分为常规磁体线圈和超导磁体线圈。常规磁体线圈主要由铜及铜合金材料做导体进行制造。板式环向场线圈需要大尺寸异形截面的高强高导铜合金板材，由于其形状特殊，性能要求高，给生产和制造带来了很大的困难，国内没有制造过大尺寸铬锆铜异形铜板。
目前现有的生产工艺是，铜锭热锻开坯——热轧或热锻——固溶热处理——冷轧或冷锻——时效热处理——机加工——包装。此工艺中的锻造工序是直接锻造或轧制成板材，然后直接加工，这种工艺虽然可以满足生产要求，但是制造过程中，需要预留出很大的加工余量，造成材料利用率低，生产成本高，并且重新固溶热处理后的铜板晶粒尺寸较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于环向场线圈的大尺寸铬锆铜异形铜板的锻造方法，以大量减少锻造过程中的预留加工余量，充分细化铜板晶粒组织，尽可能提高铬锆铜铜板的机械性能和导电性能。
本发明是这样实现的，一种铬锆铜异形板的锻造方法，包括以下步骤，
步骤A：将铬锆铜铜锭加热进行墩拔、冲孔制成铜套粗坯；
步骤B：将由步骤A制得的铜套粗坯进行高温热环轧，使其直径扩大，壁厚减小，同时利用环轧余热进行固溶热处理；
步骤C：将由步骤B制得的铜套形状坯料从一侧锯开一个开口，用油压机经过锻压将环状铜套展开成平板；
步骤D：将由步骤C制得的铜板用油压机进行不均匀变形，使铜板产生弯曲，得到最终锻件。
本发明的优点是，相比现有技术的轧制或者锻造方法，能大幅减少轧制或者锻造过程预留的机加工余量，提高了产品的材料利用率，生产成本大幅减少；同时能够使铜板获得十分细小的晶粒组织，满足装置对铜板的各项性能要求。具有如下优点：1、采用高温热环轧，并利用环轧余热进行固溶热处理的形变热处理工艺，避免了重新加热进行固溶热处理，因此充分细化了铬锆铜铜板的晶粒组织；2、采用不均匀变形的成型方式，操作简单，并且大幅降低锻造预留机加工余量，提高了产品材料利用率，降低生产成本。
附图说明
图1为下料示意图；
图2为镦粗、冲孔、扩孔示意图；
图3为热环轧示意图；
图4为锯切示意图；
图5为展开成平板示意图；
图6为不均匀变形锻造示意图；
图7为锻件成品图。
图中，1压弯胎，2工件，3平砧，4不均匀变形，5均匀变形，6不均匀变形。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：
环流器二号A升级改造后的托卡马克装置环向场线圈中心直段和下横段组成了一个L形部件，高度为5米多，L形部件下横段长度接近2米，而直段的宽度不到0.4米，并且L形部件从左到右的厚度为渐进变厚，最左端约为11毫米，L形部件下横段最右端厚度达到了50毫米。传统的加工方法是轧制或者锻造出等厚的方板，通过机加工达到所需尺寸要求，这种方法造成铜板的大量浪费。本发明要解决的技术问题是提供为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种用于环向场线圈的大尺寸铬锆铜异形铜板锻造方法，包括以下步骤：
步骤A：将铬锆铜铜锭加热进行墩拔、冲孔制成铜套粗坯；
步骤B：将由步骤A制得的铜套粗坯进行高温热环轧，使其直径扩大，壁厚减小，同时利用环轧余热进行固溶热处理；
步骤C：将由步骤B制得的铜套形状坯料从一侧锯开一个开口，用油压机经过锻压将环状铜套展开成平板。
步骤D：将由步骤C制得的铜板用油压机进行不均匀变形，使铜板产生弯曲，得到最终锻件。
具体实施例：
选择铬锆铜铜锭，重量为2800kg
步骤A、将加热温度：900℃，保温3小时，墩粗至540mm厚，冲孔φ280mm，平整；之后重新回炉加热至900℃，保温1.5小时，马杠扩孔至φ500mm。
步骤B、将步骤A中获得的铜套粗坯加热至温度：980℃，保温1小时，在环轧机上热轧至尺寸φ1620mmφ1400mmΧ490mm，立即入水进行固溶热处理。
步骤C、用锯床将步骤B中获得的环坯锯开一个切口，用压力机校平成 平板。
步骤D、上下弯曲部分采用不均匀变形，中间直段采用均匀变形，最后平整得到合格锻件尺寸。
铬锆铜锻件成品的抗拉强度大于350MPa，屈服强度大于290MPa，延伸率大于15%，疲劳强度（106）大于190MPa，硬度大于92HRF，导电率不小于82%IACS，平均晶粒尺寸小于100微米。