目前,双金属复合管的生产方法主要有冷成型法、热成型法、离心铸造法、离心铝热法、爆炸焊接成型法、电磁成型法等。
其中热成型制造工艺包括热轧和热挤压。前者主要适用于有缝复合管的生产,后者适用于无缝复合管的生产。
轧制是制备复合金属的传统方法。热轧本质上是压力焊接。如果变形足够大,轧辊施加的压力会破坏金属表面的氧化膜,使表面与原子接触,使两个表面焊接在一起。滚动的优点和缺点是什么呢?
优点是生产率高、质量好、成本低,并能大大节约金属材料的损耗,因此是目前广泛应用的复合材料生产技术。轧制复合板占复合板总产量的90%,常用于加工壁厚小于32mm的管材。
缺点一次性投入大,很多材料组合无法通过碾压复合实现。目前广泛采用轧制工艺制造碳钢和不锈钢接头复合管。
一般对双金属管坯进行热挤压,称为共挤。复合挤压是目前生产不锈钢和高镍合金无缝复合管的好方法。日本制钢所用这种方法生产直径小于8英寸(.2毫米)的双金属复合管。它是将两种以上金属组成的大直径复合材料坯料加热到℃左右,然后通过模具和芯棒形成的环形空间挤压。当挤压坯料的截面缩小到10:1时,较高的挤压压力和温度会在界面处产生“压焊”的焊接效应,促进界面间的快速扩散和广泛结合,实现界面的冶金结合。挤压前复合管坯的制造方法有三种坯热穿孔和扩大挤压;直接离心旋转铸造;使用耐腐蚀的粉末颗粒。还有叫“nuval”的工艺,内部和外部的金属原料都是粉末,可以开发新的合金,但是粉末的制备成本太高。复合挤出的优点和缺点分别是:
①优点:界面为冶金结合;挤压过程中所涉及的力完全是压应力,因此它特别适合于加工热加工性差和塑性低的高合金金属。
②缺点:由于挤压时结合是由元素界面在极短时间内的扩散决定的,所以通常会受到氧化膜存在的影响。因此,目前复合挤压仅限于碳钢、不锈钢和高镍合金的复合。需要指出的是,热挤压的变形阻力小,使得每次变形程度大,导致表面粗糙度高。因此,还有一种通过热挤压接着冷轧(或冷拔)来制造复合管的方法。