[發(fā)明專利]一種提高旋壓減厚管材成品質(zhì)量的加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410246769.1
• 申請(qǐng)日: 2014-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN104028607A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬飛;陳建華;王秀鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司長(zhǎng)征機(jī)械廠
• 主分類號(hào): B21D22/16
• 分類號(hào): B21D22/16
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬管材加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種提高旋壓減厚管材成品質(zhì)量的加工方法。

背景技術(shù)

波紋管的成型工藝包括液壓成形、滾壓成形和焊接成形等。液壓成形是波紋管的最常用成形方法，利用在管坯中的液體壓力，使管坯在限制環(huán)中脹形，直到沿環(huán)向出現(xiàn)屈服，然后再壓縮管坯到所需的長(zhǎng)度，小直徑波紋管多采用這種方法。滾壓成形工藝主要用于加工大型波紋管，是依靠設(shè)在管坯中的成形輪的滾壓成形，可以單波滾制成形，有的裝置亦可一次成形數(shù)個(gè)波紋。液壓成形和滾壓成形的波紋管，其波紋均是通過(guò)受內(nèi)壓膨脹形成，變形區(qū)承受拉應(yīng)力，組織性能、穩(wěn)定性和承受內(nèi)壓性能均較差。對(duì)于波高過(guò)大或波形特殊的波紋管，多采用沖壓焊接工藝，當(dāng)波高超過(guò)極限時(shí)，材料延伸率已不允許采用整體成形工藝，或因波形復(fù)雜，整體成形極其困難時(shí)也多采用焊接成形，這類波紋管由于不能承受內(nèi)壓，不太適用于作膨脹節(jié)的柔性段。

目前普遍使用的隧道管是分節(jié)成形、多節(jié)焊接獲得的，即每一小節(jié)分別加工，然后采用焊接工藝將諸多小節(jié)焊接為一體。隧道管的規(guī)格要求為管徑大于250mm、管壁厚2.7～3.5mm、波高10～15mm，由于管徑大、管厚薄、波高較高，使得目前對(duì)每一小節(jié)的加工工藝，多采用“板材壓筋—卷圓—焊接”的傳統(tǒng)工藝方法，其主要有以下工藝缺點(diǎn)：（1）焊接區(qū)域2容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使產(chǎn)品的疲勞強(qiáng)度降低，焊縫區(qū)域在長(zhǎng)期存放過(guò)程中可能產(chǎn)生微裂紋并進(jìn)行擴(kuò)展，影響產(chǎn)品的使用壽命；（2）數(shù)量眾多的縱向焊縫、環(huán)向焊縫，尤其是交叉焊縫，使得隧道管的焊接質(zhì)量難以保證，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品的焊縫質(zhì)量要百分之百檢測(cè)，焊縫檢測(cè)效率低且費(fèi)用很高；（3）由于該工藝方法本身局限性，每一小節(jié)長(zhǎng)度較短，目前主要是在1100mm以內(nèi)，這使得隧道管的節(jié)數(shù)較多，加工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低；（4）焊接過(guò)程中產(chǎn)品變形較大，產(chǎn)品成形精度和一致性差。因此，傳統(tǒng)工藝方法制造的產(chǎn)品不僅成形精度差、加工效率低、生產(chǎn)成本高，最重要的是產(chǎn)品質(zhì)量可靠性差，無(wú)法滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

針對(duì)現(xiàn)有工藝的不足，發(fā)明人嘗試使用旋壓成型的方法加工波紋管，由于旋壓工藝加工的隧道波紋管的長(zhǎng)度不受工藝限制，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有工藝長(zhǎng)度僅能達(dá)到的1100mm以內(nèi)，可以大大減少產(chǎn)品的環(huán)向焊縫，并且，與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝成形的產(chǎn)品在旋壓過(guò)程中晶粒細(xì)化，旋壓變形使金相組織均勻致密，同時(shí)晶粒被壓扁拉長(zhǎng)，在旋壓方向形成纖維組織，產(chǎn)品質(zhì)量好，使用壽命大大提高。但由于欲加工的波紋管的管徑大于250mm，而管壁厚僅為2.7～3.5mm，而目前由管材加工設(shè)備制得的管徑大于250mm的管材的管壁厚均大于10mm。因此，利用現(xiàn)有管材不能直接用于上述波紋管的旋壓成型加工。

強(qiáng)力旋壓工藝是用減薄壁厚的方法使厚壁毛坯管延伸的一種加工工藝。毛坯管套在旋轉(zhuǎn)的芯棒上，用合適形狀的旋輪使之延伸。但由于欲加工的波紋管的管徑大于250mm，而管壁厚僅為2.7～3.5mm，長(zhǎng)度大于1100mm，使用傳統(tǒng)旋壓方法制備用于加工上述波紋管的薄壁管，經(jīng)常會(huì)發(fā)生壁厚不均一、形狀尺寸精度低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種提高旋壓減厚管材成品質(zhì)量的加工方法，其制備的管材用于通過(guò)旋壓成型加工管徑大于250mm、管壁厚為2.7～3.5mm的波紋管。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種提高旋壓減厚管材成品質(zhì)量的加工方法，它包括以下步驟：采用強(qiáng)力旋壓成形工藝將短厚壁管坯成形為長(zhǎng)薄壁管：將短厚壁管坯安裝于旋壓機(jī)的芯模上，旋壓機(jī)的主軸帶動(dòng)芯模旋轉(zhuǎn)，芯模帶動(dòng)厚壁管坯旋轉(zhuǎn)，旋壓機(jī)的旋輪碾壓厚壁管坯并作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使厚壁管坯連續(xù)地變薄并貼靠芯模而成為所需要的長(zhǎng)薄壁管，所述的強(qiáng)力旋壓成形工藝包括三～四道次旋壓，各道次減薄率為21%～40%，旋輪軸向進(jìn)給率為1.5～3.0mm/r，主軸轉(zhuǎn)速為60r/min～120r/min。

所述的強(qiáng)力旋壓成形工藝采用三個(gè)旋輪旋壓，三個(gè)旋輪沿芯模周向均布，旋輪的工作角為15°～30°，旋輪的退出角為25°～35°，旋輪的圓角半徑為0.4t₀?～1t₀，t₀為厚壁管坯的原始壁厚。

在厚壁管坯靠近主軸端的2/3區(qū)域內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速為60r/min～120r/min，在厚壁管坯遠(yuǎn)離主軸端的1/3區(qū)域內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速為60r/min～100r/min。