一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，屬于金屬壓力加工【技術(shù)領(lǐng)域】。該工藝過(guò)程為：(1)選擇合適的管坯，管坯除鱗、切定尺；(2)將管坯安裝到送料機(jī)構(gòu)上，確保芯模裝置穿過(guò)管坯內(nèi)孔；(3)將芯模裝置進(jìn)給至固定位置，使芯頭部分位于模具定徑區(qū)內(nèi)；(4)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將管坯送至旋鍛機(jī)箱內(nèi)旋鍛；(5)重復(fù)(2)～(4)過(guò)程，經(jīng)1～3道次至成型過(guò)程完成。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，產(chǎn)品尺寸精度高(±0.02～±0.08mm)，避免了現(xiàn)有拉拔工藝制備的小口徑厚壁金屬管中易出現(xiàn)的內(nèi)壁裂紋、凹坑、折疊等缺陷，可用于各種金屬材質(zhì)小口徑厚壁管的成型。
【專利說(shuō)明】一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬壓力加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)上常把外徑和壁厚之比(D/S)小于20的鋼管稱為厚壁管，厚壁管主要用作石油地質(zhì)鉆探管、柴油機(jī)高壓油管、液體輸送管、鍋爐管等。
[0003]熱軋小口徑厚壁金屬管容易造成管坯內(nèi)孔呈六方或三角形，因此目前制造小口徑厚壁金屬管主要采用多道次冷拔或冷拔(軋)的方法，其工藝通常為先以固定芯棒冷拔或車L，最后無(wú)芯棒拔制(空拔)成型，具體道次由工藝決定。這種工藝存在一定的問(wèn)題，首先，拉拔時(shí)管件受“兩壓一拉”的應(yīng)力狀態(tài)，這種基本應(yīng)力與附加應(yīng)力的疊加容易使產(chǎn)品表面產(chǎn)生缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致其不能滿足使用要求或者使用壽命不長(zhǎng)。其次，在成型高精度管坯時(shí)，該工藝因不使用芯棒導(dǎo)致其產(chǎn)品很難滿足其內(nèi)孔精度要求。另外，當(dāng)產(chǎn)品內(nèi)孔很小時(shí)，拉拔成型過(guò)程中芯棒和芯桿太細(xì)極易斷裂。因此，小口徑厚壁金屬管的生產(chǎn)質(zhì)量得不到保障。
[0004]旋鍛作為金屬塑性加工的一個(gè)重要分支，其產(chǎn)品具有尺寸精度高、力學(xué)性能好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，且旋鍛加工范圍很廣，直徑在0.4mm?355mm之間的管棒線材可采用該工藝進(jìn)行成形。旋鍛工藝有兩個(gè)基本特征。第一個(gè)特征是高頻率的脈沖鍛壓。鍛造時(shí)，坯料伴隨著每次鍛壓的變形量很小，這一特點(diǎn)使坯料金屬流動(dòng)的路徑較短，摩擦阻力較小，與此同時(shí)高頻率(2000次/分鐘以上)變形產(chǎn)生的變形熱使坯料的溫度不降低甚至提高，降低了坯料的變形抗力，因此，旋鍛工藝可以大大減少工件變形所需的變形力。第二個(gè)特征是多向鍛打。鍛造時(shí)，坯料受到多個(gè)錘頭同步徑向打擊，使其被鍛部位始終處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高金屬的塑性，同樣有利于工件的變形，并避免缺陷的產(chǎn)生。因此，旋鍛技術(shù)對(duì)于解決目前冷拔小口徑厚壁金屬管工藝中出現(xiàn)的產(chǎn)品缺陷問(wèn)題具有重要意義。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮閆L201310030114.6的專利公開(kāi)了一種高導(dǎo)電率高硬度微孔銅管制造方法，其制造工藝也是利用旋鍛技術(shù)成型厚壁管，但與本發(fā)明不同的是其芯棒是長(zhǎng)鋼絲，且其產(chǎn)品限于孔徑為3mm以下銅管。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工
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[0007]該工藝的主要步驟如下:
[0008](I)選擇合適的管坯，管坯除鱗、切定尺；
[0009](2)將管坯安裝到送料機(jī)構(gòu)上，確保芯模裝置穿過(guò)管坯內(nèi)孔；
[0010](3)將芯模裝置進(jìn)給至固定位置，使芯頭部分位于模具定徑區(qū)內(nèi)；
[0011](4)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將管坯送至旋鍛機(jī)箱內(nèi)旋鍛；
[0012](5)重復(fù)步驟(2)?(4)，經(jīng)I?3道次至成型過(guò)程完成。
[0013]其中，選擇的管坯外徑要比產(chǎn)品外徑大2?10mm，以滿足減壁量要求；管坯除鱗采用酸洗或噴丸的方法進(jìn)行，定尺長(zhǎng)度為0.5?6m。芯模裝置的芯桿和芯頭為一體結(jié)構(gòu)，防止芯桿或芯頭斷裂；芯桿與芯頭過(guò)渡錐角β =5?8°，小于模具圓錐半角α ;芯頭部分長(zhǎng)度為模具定徑區(qū)長(zhǎng)度的1/3?1/2。管坯進(jìn)給速度為0.5?1.5m/min，道次減徑率5%?50%。
[0014]該工藝能夠生產(chǎn)外徑在5?30mm，壁厚1.5mm?1mm的厚壁管，所得產(chǎn)品尺寸精度為 ±0.02 ?±0.08mm。
[0015]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0016]上述方案中，采用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管，該工藝簡(jiǎn)單易行，所得產(chǎn)品尺寸精度高，避免了現(xiàn)有拉拔工藝制備的小口徑厚壁金屬管中易出現(xiàn)的內(nèi)壁裂紋、凹坑、折疊等缺陷，可用于各種金屬材質(zhì)小口徑厚壁管的成型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管工藝中模具、芯模、管還的相對(duì)位置不意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明所使用的芯模示意圖。
[0019][主要元件符號(hào)說(shuō)明]
[0020]1-芯桿；2_芯頭；3_管還；4_模具；L_模具定徑區(qū)長(zhǎng)度；Lm_芯頭長(zhǎng)度。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的拉拔工藝制備的小口徑厚壁金屬管中易出現(xiàn)的內(nèi)壁裂紋、凹坑、折疊等問(wèn)題，提供一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝。
[0023]如圖1所示為本發(fā)明工藝中模具、芯模、管坯的相對(duì)位置示意圖，圖2為本發(fā)明工藝中芯模示意圖，其中，芯桿I與芯頭2為一體結(jié)構(gòu)，芯桿I與芯頭2過(guò)渡錐角β =5?8。，小于模具4圓錐半角α，芯頭長(zhǎng)度Lm為模具定徑區(qū)長(zhǎng)度L的1/3?1/2，使用該工藝時(shí)，芯模裝置需穿過(guò)管坯3內(nèi)孔。
[0024]實(shí)施例1
[0025](I)選擇規(guī)格為?8X1.5mm的紫銅管作為管坯，經(jīng)酸洗后，定尺長(zhǎng)度為6m。
[0026](2)將管坯安裝到送料機(jī)構(gòu)上，確保芯模裝置穿過(guò)管坯內(nèi)孔；
[0027](3)將芯模裝置進(jìn)給至固定位置，使芯頭部分位于模具定徑區(qū)內(nèi)；
[0028](4)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將管坯送至旋鍛機(jī)箱內(nèi)旋鍛；
[0029]經(jīng)一道次旋鍛后產(chǎn)品規(guī)格為Φ5Χ2mm。模具圓錐半角α =10°，芯模過(guò)渡錐角β = 8°，芯頭直徑1mm，長(zhǎng)20mm，減徑率約37.5%，管還送進(jìn)速度0.5m/min，最終產(chǎn)品尺寸精度±0.02mm?±0.05mm,內(nèi)孔邊緣齊整，無(wú)顯微裂紋。
[0030]實(shí)施例2
[0031](I)選擇規(guī)格為Φ 18X5.5mm的304無(wú)縫鋼管作為管坯，經(jīng)酸洗后，定尺長(zhǎng)度為Im0
[0032](2)將管坯安裝到送料機(jī)構(gòu)上，確保芯模裝置穿過(guò)管坯內(nèi)孔；
[0033](3)將芯模裝置進(jìn)給至固定位置，使芯頭部分位于模具定徑區(qū)內(nèi)；
[0034](4)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將管坯送至旋鍛機(jī)箱內(nèi)旋鍛；
[0035]經(jīng)第一道次旋鍛后產(chǎn)品規(guī)格為Φ16Χ6πιπι。模具圓錐半角α =8°，芯模過(guò)渡錐角β = 6°，芯頭直徑4mm，長(zhǎng)40mm，減徑率為11 %，管還送進(jìn)速度1.5m/min。
[0036]經(jīng)第二道次旋鍛后產(chǎn)品規(guī)格為?14X6mm。模具圓錐半角α =8°，芯模過(guò)渡錐角β = 6°，芯頭直徑2mm，長(zhǎng)50mm，減徑率為12.5%，管還送進(jìn)速度1.2m/min，最終產(chǎn)品尺寸精度±0.04mm?±0.06mm，內(nèi)孔邊緣齊整，無(wú)顯微裂紋。
[0037]實(shí)施例3
[0038](I)選擇規(guī)格為Φ34Χ9πιπι的20#無(wú)縫鋼管作為管坯，經(jīng)酸洗后，定尺長(zhǎng)度為0.5m0
[0039](2)將管坯安裝到送料機(jī)構(gòu)上，確保芯模裝置穿過(guò)管坯內(nèi)孔；
[0040](3)將芯模裝置進(jìn)給至固定位置，使芯頭部分位于模具定徑區(qū)內(nèi)；
[0041 ] (4)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將管坯送至旋鍛機(jī)箱內(nèi)旋鍛；
[0042]經(jīng)一道次旋鍛后產(chǎn)品規(guī)格為Φ30X 10mm。模具圓錐半角α = 7°，芯模過(guò)渡錐角β = 5°，芯頭直徑10mm，長(zhǎng)60mm，減徑率約12%，管還送進(jìn)速度0.8m/min，最終產(chǎn)品尺寸精度±0.05mm?±0.08mm,內(nèi)孔邊緣齊整，無(wú)顯微裂紋。
[0043]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)選擇合適的管坯，管坯除鱗、切定尺； (2)將管坯安裝到送料機(jī)構(gòu)上，確保芯模裝置穿過(guò)管坯內(nèi)孔； (3)將芯模裝置進(jìn)給至固定位置，使芯頭部分位于模具定徑區(qū)內(nèi)； (4)進(jìn)料機(jī)構(gòu)將管坯送至旋鍛機(jī)箱內(nèi)旋鍛； (5)重復(fù)步驟(2)?(4)，經(jīng)I?3道次至成型過(guò)程完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，其特征在于:所述步驟(I)中，選擇的管坯外徑比產(chǎn)品外徑大2?10_ ;管坯用酸洗或噴丸的方法除鱗，定尺長(zhǎng)度為0.5?6m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，其特征在于:所述步驟(2)中，芯模裝置的芯桿和芯頭為一體結(jié)構(gòu)，芯桿與芯頭過(guò)渡錐角β =5?8°，小于模具圓錐半角α ;芯頭部分長(zhǎng)度為模具定徑區(qū)長(zhǎng)度的1/3?1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，其特征在于:所述步驟(3)中，管還進(jìn)給速度為0.5?1.5m/min，道次減徑率5%?50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，其特征在于:該工藝適用于各類金屬材質(zhì)小口徑厚壁管的成型，能夠生產(chǎn)外徑在5?30mm，壁厚1.5mm?1mm的厚壁管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用旋鍛技術(shù)制備小口徑厚壁金屬管的工藝，其特征在于:該工藝所得產(chǎn)品尺寸精度為±0.02?±0.08mm。
【文檔編號(hào)】B21J5/06GK104475479SQ201410499607
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】韓靜濤, 張明忠, 郝慶樂(lè), 李奎, 陸鋼, 劉亞?wèn)| 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué), 北京瑞誠(chéng)金泰科技有限公司