[發明專利]一種斜三通的冷成形加工方法

無效

• 申請號: 200810242646.5
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN101450441A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 陶杰;郭訓忠;王平;丁月霞
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;江蘇華陽金屬管件有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B21D26/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙）
• 代理人: 陳 揚

技術領域

本發明涉及一種金屬管件加工技術，具體地說是一種斜三通的冷成形加工方法。

背景技術

斜三通連接件是工程管路系統的重要組成部分，除了改變管路中介質流動方向以外，還可以提高管路柔性，緩解管件振動和約束力，補償熱膨脹所帶來的負效應，從而對提高整個管路的系統穩定性起著重要作用。如能有效采用斜三通，不僅可以減少管道的流動損失，有效地提高能源利用率，而且可以縮短管道長度，降低管道設備投資。

目前，對于金屬斜三通的制備方法一般為金屬管件呈一定角度相貫后對焊和金屬材料鍛造后機械加工。采用焊接工藝制備金屬斜三通，材料利用率相對較高，但使用金屬管件對接熔焊，容易在焊縫處形成氣孔、夾雜等缺陷而造成斜三通管件質量較低。另外，熱影響區的存在會嚴重降低斜三通的力學性能。上述缺陷使采用焊接工藝制備的金屬斜三通管件很難服役于對力學性能要求苛刻的重大工程環境中。對金屬材料熱鍛后機械加工制備斜三通管件，盡管總體質量較高，但管件的局部流線在機械加工過程中容易被切斷。另外，采用此種工藝制備金屬斜三通管件，涉及工序較多，加工效率低，成本居高不下。

目前國際國內對于采用液壓脹形技術制備金屬斜三通研究主要集中理論與數值模擬方面，研究的進展如下：2002年，高霖等(Journal?of?MaterialsProcessing?Tech，2002，129，261-267)采用自適用有限元模擬研究了采用液壓脹形方法制備了斜三通管件，可以很好地控制斜三通管件成形；2004年，Suwat等(Materials?Processing?Technology，2004，146，124-129)對金屬斜三通的液壓成形工藝參數如軸向進給、內壓力大小、管坯原始長度等進行了討論，并通過有限元方法進行了優化，最后通過試驗修正了上述工藝參數；2006年，程東明等(塑性工程學報，2006，13，9-13)利用數值模擬對斜三通管件內高壓成形過程進行了研究，研究了87MPa～145MPa范圍內5條不同內壓的加載路徑的成形過程，分析了過渡區內凹、支管高度不足等缺陷產生的原因和內壓為116MPa時零件成形過程中典型位置的壁厚變化，以及內壓對零件壁厚分布的影；2008年，D.M.Cheng等(Materials?Science?and?Engineering：A，2008，36-39)研究了斜三通管件液壓成形三個不同階段的典型厚度分布，并研究了內壓力對斜三通管件厚度分布的影響。上述研究均采用液壓成形方法制備斜三通管件，論證了盡管變形工藝參數較多、成形難度較大，卻是很有前景的成形工藝。因液壓成形工藝為整體成形，故纖維組織完整且分布合理，有力的保證了成形后斜三通管件的力學性能。另外，液壓脹形設備因自動化程度高，能夠輕易實現對左右沖頭進給距離和時間以及成形壓力的精確控制。故生產效率極高，從而使金屬斜三通的制造成本大大降低。如何對液壓脹形設備的左、右沖頭尺寸進行優化設計以及采用不同的進給距離和進給時間對沖頭進行控制的方法，在上述文獻皆沒有涉及，而這些恰恰是成功制備壁厚均勻、力學性能優越的高質量管件的重要因素。

發明內容

針對焊接與鍛造后機械加工等方法制備金屬斜三通管件的不足，本發明的目的是提供一種斜三通的冷成形加工方法，該方法在液壓系統中通過設計左右沖頭尺寸以及精確控制左右沖頭的不同進給距離和進給時間，成功制備出高質量斜三通管件。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種斜三通的冷成形加工方法，其特征在于：它采用整體液壓脹形工藝，通過采用潤滑劑對金屬管坯表面進行潤滑處理，并合理控制左右沖頭尺寸、不同進給距離和進給時間，在模具中成形出壁厚均勻的高質量管件；具體步驟如下：

①準備待成形的金屬管坯，坯料可以為鋁合金、鈦合金、鋼、鎂合金、鋯合金等易變性與難變形的所有金屬材料；管坯可以是無縫管或有縫管；

②在管坯表面均勻涂抹潤滑劑，潤滑劑可以是二甲苯、機械油、熔煉橡膠、二硫化鉬、石墨、潤滑脂等液體或固體潤滑劑，也可以是上述或其他各種潤滑劑的組合；

③對涂抹表面涂層后的管坯放入下模型腔內，并進行精確定位；

④通過液壓系統控制合模過程并控制合模力，通過另外的液壓回路控制左右沖頭相向運動，與管坯端面接觸時充入液壓油，左右沖頭做相向運動；

⑤圓角大的一端進給距離大于或等于圓角小的一端的沖頭進給距離；對于左右沖頭的進給時間控制應為：圓角小的一端進給一端時間后，停止進給，圓角大的一端沖頭繼續保持進給；