[實(shí)用新型]組合成型模具

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820300452.1
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN201132192Y
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋樹康;鄧林濤;劉志穎;劉志;曾祥東
• 申請（專利權(quán)）人: 二重集團(tuán)（德陽）重型裝備股份有限公司
• 主分類號: B21D37/10
• 分類號: B21D37/10;B21D37/12;B21D9/08
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所
• 代理人: 劉世平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種制作彎管的模具，尤其是涉及一種用于制作形位尺寸要求高的彎管的組合成型模具。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，在一些重大的工程中，需要制作一些形位尺寸要求高的零部件，例如新設(shè)計(jì)的第三代先進(jìn)大型AP1000壓水堆核電站中主管道熱段彎管等。該主管道熱段彎管由原來的不銹鋼分段鑄件(直管采用離心鑄造和彎頭采用普通鑄造)焊接改成不銹鋼整鍛帶管嘴一體化，并將分段的直管、彎頭、管嘴設(shè)計(jì)成了一體化鍛件，加大了制造的難度。AP1000反應(yīng)堆目前還沒有在建機(jī)組，我國率先起動(dòng)這一機(jī)型，主管道熱段彎管也要求是整鍛式并帶管嘴，因形狀復(fù)雜，制造難度非常大，提供的制造方案是整體鍛造后用機(jī)械加工的方法加工而成。鍛件所需的不銹鋼錠達(dá)到150噸，而且，管內(nèi)孔幾乎難于用機(jī)械的方法加工而成，鍛件的組織和性能也難于保證。

目前國內(nèi)外對AP1000主管道熱段彎管都還沒有成熟的制造技術(shù)，它是超低碳不銹鋼大鍛件(316LN)，類似的產(chǎn)品世界上都很少，因此，在冶煉、鍛造、彎曲成型、機(jī)加工等工序上都有較多的技術(shù)難點(diǎn)。熱段彎管一端直管長度2235mm，另一端直管長度1234mm，中間為1.5D彎曲半徑彎管，并在靠近彎曲部位處有兩個(gè)一體化管嘴如圖1～4所示。該熱段彎管的外徑為952.5mm，內(nèi)徑為787.4mm，彎曲段的彎曲角度為56.4°，其技術(shù)要求是：彎曲部位不圓度≤4％，彎曲背弧減薄量≤12.5％，名義壁厚82.55mm，最小壁厚72.2mm。

上述熱段彎管加工成型的技術(shù)難點(diǎn)在于：

1、彎曲半徑為1.5D兩端帶直管的彎曲。

彎頭的彎曲半徑為1D～1.5D，兩端不帶直管段，彎管才帶直管段。彎頭的制造工藝有兩種，一是壓制成型，二是熱推制成型。彎管的制造工藝是中頻感應(yīng)加熱彎管，彎管的彎曲半徑一般≥3D，若彎曲半徑小于3D，彎曲部位的橢圓度和減薄量會(huì)激烈增大，當(dāng)彎曲半徑為1.5D時(shí)，彎管背弧的減薄量高達(dá)25％，橢圓度≈15％。

模壓成型彎頭，它的坯料的輪廓形狀是梯形。梯形底邊長度為彎頭外弧線的展開長度，梯形頂邊長度為彎頭內(nèi)弧線的展開長度。彎曲成型時(shí)，坯料在內(nèi)外模的作用下彎曲成型。圖10是1.5D長半徑彎頭壓制成型原理圖，圖11是1.5D長半徑彎頭坯料圖。圖10中所示的是是彎頭壓制成型的常用工藝，這種彎管方式，它的芯模填充管體內(nèi)空間的填充率一般只有80％左右，這里的填充率為芯模體積與管內(nèi)空間體積之比。因此，產(chǎn)品彎曲部位的橢圓度大約有15％，同時(shí)由于彎曲段芯模之間的間隙較大，彎管的彎曲部位容易出現(xiàn)竹節(jié)和皺褶。

兩邊帶直管后，坯料就不能制作成梯形，只能做成直管形狀。彎曲時(shí)內(nèi)弧金屬只能壓縮，外弧金屬只能拉伸，當(dāng)不采取措施時(shí)，外弧的減薄高達(dá)33％。因此，兩端帶直管且彎曲半徑R＝1.5D的彎管的彎曲難度很大。

2、靠近彎曲部位處分別帶有兩個(gè)管嘴。

管嘴與彎管一體化后，給壓制模具的設(shè)計(jì)增加了很大難度，而且使成型時(shí)內(nèi)管嘴部位的金屬得不到均勻壓縮，不對稱的外管嘴部位阻止了拉伸時(shí)金屬的流動(dòng)補(bǔ)充。

另外，在船舶制造、冶金、化工等行業(yè)中，也會(huì)遇到一些類似的對形位尺寸要求高的彎管的制作難題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種滿足形位尺寸要求高的彎管制作的組合成型模具。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：組合成型模具，包括上模、下模和芯模，芯模采用金屬制作，其特征是：芯模填充管體內(nèi)空間的填充率大于95％，其中，填充率為芯模體積與管內(nèi)空間體積之比。

作為優(yōu)先的技術(shù)方案，芯模填充主管道熱段彎管的管體的管內(nèi)空間的體積為97.5％。

上述技術(shù)方案中，芯模包括多塊上芯模、多塊下芯模和多個(gè)楔子構(gòu)成，楔子設(shè)置于上芯模與下芯模之間且楔子的寬度與管體內(nèi)孔的直徑相適配，楔子的軸線處于管體內(nèi)孔的軸線上，上芯模、下芯模和楔子的數(shù)量相等，位置對應(yīng)處的上芯模、下芯模和楔子在管體內(nèi)孔軸線上的長度相適配。

上述技術(shù)方案中，彎曲段下芯模包括凸型下芯模和凹型下芯模，凸型下芯模的肩部平面上設(shè)置有軸向的凸塊，凹型下芯模的肩部平面上設(shè)置有軸向的凹槽，相鄰的凸型下芯模與凹型下芯模的肩部平面相互平面接觸且凸塊與凹槽配合形成周向定位結(jié)構(gòu)；多塊凸型下芯模和凹型下芯模間隔疊置排列且疊置后的長度與管體的彎曲段的內(nèi)孔軸線弧長相適配。

作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化，多塊彎曲段下芯模之間設(shè)置有周向定位結(jié)構(gòu)。