本發(fā)明屬于縮口加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種縮口加工方法及其所使用的縮口模具和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的壓力容器，通常采用的是縮口加工工藝或焊接方式制造，如鋼瓶，滅火器瓶。

如中國(guó)專利cn200510093660.x，采用的是摩擦升溫進(jìn)行縮口，只能加工一些較軟材質(zhì)的管材，如鋁管，對(duì)于較硬材質(zhì)的管材依靠摩擦升溫會(huì)導(dǎo)致加工時(shí)間長(zhǎng)，縮口端氧化嚴(yán)重，如加工鋼管，縮口端因摩擦?xí)r間長(zhǎng)和氧化導(dǎo)致整個(gè)縮口端的抗拉強(qiáng)度小的薄弱點(diǎn)，縮口端容易斷裂；故上述縮口加工方法存在加工時(shí)間長(zhǎng)，縮口端容易斷裂，結(jié)合說(shuō)明書附圖可知，縮口端無(wú)明顯增厚，且只能摩擦縮口加工出一種形狀的縮口端。

又如中國(guó)專利cn01126577.9，采用的是擠壓整形方式進(jìn)行縮口，適用于彈性模量大和較軟材質(zhì)的管材，同樣只適用于對(duì)縮口端抗拉強(qiáng)度要求不高的縮口加工，對(duì)于較硬材質(zhì)的管材，擠壓整形處會(huì)存在一整圈抗拉強(qiáng)度小的薄弱點(diǎn)，無(wú)法加工承受20-150mpa壓力容器的管材，整形出來(lái)的縮口端一致性差，縮口端軸向向外增厚。

中國(guó)專利cn200710185660.1是目前普遍采用的縮口加工制造壓力容器的方法，通過(guò)雙端旋壓縮口加工成型后，進(jìn)行淬火和回火保溫，加工時(shí)間長(zhǎng)，縮口端軸向向外增厚。

中國(guó)專利cn201210389715.1的縮口方法是通過(guò)兩個(gè)分離式的凹模縮塊連續(xù)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行徑向沖擊，兩半凹?？s塊通過(guò)每一次沖擊使導(dǎo)管產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)管不斷向模內(nèi)送進(jìn)，兩半凹?？s塊則連續(xù)沖擊導(dǎo)管，直至完成整個(gè)縮口加工；對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，靠經(jīng)驗(yàn)把握縮口過(guò)程，生產(chǎn)出來(lái)的壓力容器一致性差，縮口端軸向向外增厚。

現(xiàn)有氣體爆破器（致裂器cn201611099345.2、cn201520283079.3、cn201510489513.8、cn201510556527.7）通常采用機(jī)加工或焊劑或?qū)阜绞竭M(jìn)行各個(gè)部件的連接，無(wú)論采用哪種方式進(jìn)行生產(chǎn)制造，爆破頭與爆破管連接部均會(huì)存在薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致氣體爆破器在爆破時(shí)爆破頭與爆破管連接部先致裂，出現(xiàn)飛頭的情況。如果采用止飛器解決飛頭問(wèn)題，止飛器本身制造價(jià)格就高達(dá)幾十元，將會(huì)間接影響氣體爆破器的使用成本。

現(xiàn)有氣體爆破器（致裂器）還存在構(gòu)成部件多，加工和組裝工藝復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)也存在飛頭的問(wèn)題無(wú)法解決。如cn200710185660.1公開的方式則會(huì)影響爆破管和爆破頭長(zhǎng)度，直接影響爆破管和爆破頭的成本，現(xiàn)有氣體膨脹裝置（致裂裝置）以下簡(jiǎn)稱膨脹裝置如：cn201611099345.2、cn201520283079.3、cn201510489513.8、cn201510556527.7連接部通常采用螺紋方式（螺紋需機(jī)加工）或焊接方式或?qū)阜绞竭M(jìn)行連接，無(wú)論采用上述哪種方式進(jìn)行生產(chǎn)制造，充氣頭、泄能頭與管材連接部均會(huì)存在薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致膨脹裝置在膨脹時(shí)連接部先致裂，出現(xiàn)飛頭的情況。

現(xiàn)有膨脹裝置（致裂裝置）還存在組成部件多，各部件加工和組裝工藝復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。

如公告號(hào)為cn205858345u的專利文獻(xiàn)，公開了“堵頭、管材、活化器、充液孔和閉鎖閥，堵頭上開有活化器安裝口，在堵頭或管材上開有充液孔”，雖比其他膨脹裝置節(jié)省了不少部件和組裝步驟，仍然存在管材兩頭需要兩次加工，即組裝時(shí)一頭需要焊接，另一頭需要螺紋密封連接，或兩頭均采用焊接方式連接，焊接對(duì)焊接師傅的工藝水平要求極高，連接部一整圈焊接出厚度一直和無(wú)縫隙的情況不足20%，連接部有任何一處存在薄弱點(diǎn)，將無(wú)法使用，螺紋連接則需要在管材兩頭進(jìn)行螺紋加工，經(jīng)過(guò)螺紋加工的管材兩端部比未進(jìn)行加工的管身薄弱，使得堵頭與管材連接部存在一整圈薄弱點(diǎn)，由于連接部存在應(yīng)力薄弱點(diǎn)，和采用堵頭（充裝頭）螺紋連接時(shí)，堵頭（充裝頭或泄能頭）直徑略小于管材瓶身直徑，導(dǎo)致堵頭受力面大，體積大，重量重，膨脹裝置在膨脹時(shí)連接部先致裂和出現(xiàn)飛頭的情況。充液孔加工需要加工徑向孔和軸向孔，徑向孔端部需要加工成圓錐形，軸向孔需加工成四段不同直徑大小的階梯孔，同時(shí)徑向孔和軸向孔需要連接在一起，需要精密加工，加工精度要求高，加工復(fù)雜，不利于工業(yè)化生產(chǎn)；堵頭需要單獨(dú)加工活化器固定開口、閉鎖閥和引線孔，需要使用不同車床多次加工，膨脹裝置的各個(gè)部件需要機(jī)加工造成整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)耗時(shí)耗力；同時(shí)管材外壁設(shè)有爆破線，而管材兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，需要采用較厚鋼管制造，制造成本增加。

因現(xiàn)有技術(shù)中膨脹裝置在膨脹過(guò)程中均存在飛頭的可能，故現(xiàn)有膨脹裝置放置在鉆好的膨脹孔中，需要在膨脹孔中放置止飛器或填充足夠深的填充物，膨脹時(shí)由于止飛器或填充物的作用，解決飛頭現(xiàn)象（充氣頭或泄能頭飛出膨脹孔），實(shí)現(xiàn)安全開采。如下是描述止飛器的文獻(xiàn)，cn201510487194.7、cn201620646686.6，百度文庫(kù)文獻(xiàn)：

https://wenku.baidu.com/view/8b629284fab069dc5022018f.html。

盡管如此采用止飛器也并非100%有效，飛頭的情況仍然會(huì)發(fā)生，膨脹頭一旦飛出，給施工人員和周圍生物帶來(lái)危險(xiǎn)；同時(shí)使用止飛器還會(huì)造成使用成本的增加，通常會(huì)增加幾十元的使用成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種具有加工工藝簡(jiǎn)單，加工速度快，縮口端軸向向外增厚或縮口端軸向向內(nèi)增厚的一種縮口加工方法及其所使用的縮口模具和應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種縮口加工方法，其特征是：先通過(guò)夾具固定住管材，再通過(guò)夾具旋轉(zhuǎn)管材和加熱管材端部，將管材端部加熱至接近或達(dá)到塑性變形后，縮口模具前部接觸到管材端部后，管材端部從縮口模具前部向尾部移動(dòng)，縮口模具對(duì)管材端部進(jìn)行擠壓成型。

優(yōu)選，擠壓成型后用通孔刀對(duì)管材端部進(jìn)行通孔固定孔徑。

優(yōu)選，通過(guò)上述縮口加工方法對(duì)管材的一端進(jìn)行縮口擠壓成型，對(duì)管材的一端進(jìn)行封口成型。

更優(yōu)選，縮口模具對(duì)管材端部進(jìn)行擠壓增厚成型。

優(yōu)選，通過(guò)上述縮口加工方法對(duì)管材的一端進(jìn)行縮口擠壓增厚成型，對(duì)管材的一端進(jìn)行封口增厚成型。

更優(yōu)選，所述縮口模具上設(shè)有潤(rùn)滑劑。

最優(yōu)選，所述潤(rùn)滑劑是碳粉、滑石粉、煤粉或石墨粉中的至少一種，或碳粉、滑石粉、煤粉、石墨粉中的至少一種混合油脂。

碳粉、滑石粉、煤粉、和/或石墨粉和高溫油脂的作用是潤(rùn)滑和防止管材與縮口模具黏連，或管材與潤(rùn)滑劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，減小摩擦系數(shù)，增長(zhǎng)模具使用壽命?？s口模具與管材接觸面阻力越大，耗電量越大，模具使用壽命越短，故在縮口模具上涂抹有石墨粉或高溫油脂能增加縮口模具使用壽命，減小用電量。

一種應(yīng)用上述縮口加工方法制成的壓力容器，其特征在于：將所述管材通過(guò)縮口加工方法制成壓力容器。

優(yōu)選，所述壓力容器是鋼瓶。

旋轉(zhuǎn)的目的是使管材端部均勻擠壓達(dá)到均勻增厚和實(shí)現(xiàn)鍛造的效果。管材端部加熱至接近或達(dá)到塑性變形是便于縮口模具對(duì)管材端部進(jìn)行縮口加工?？s口模具是根據(jù)管材端部需要加工成的形狀而設(shè)計(jì)出的一種縮口加工模具。

更優(yōu)選，所述縮口加工方法還包括通孔后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)管材，絲錐朝管材端部通孔方向運(yùn)動(dòng)攻絲，絲錐不旋轉(zhuǎn)，絲錐跟隨管材旋轉(zhuǎn)速度自動(dòng)伸縮調(diào)整，攻絲完成后，反向旋轉(zhuǎn)管材，絲錐背向管材端部通孔方向運(yùn)動(dòng)退出絲錐。

更優(yōu)選，所述縮口加工方法還包括通孔后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)管材，絲錐朝管材端部通孔方向運(yùn)動(dòng)攻絲，絲錐不旋轉(zhuǎn)，絲錐上的牙小于二分之一，攻絲完成后，絲錐向無(wú)牙方向前進(jìn)牙厚間距，絲錐背向管材端部通孔運(yùn)動(dòng)退出絲錐。

絲錐為一半以上無(wú)牙的目的是縮小絲錐整體直徑，絲錐向無(wú)牙方向前進(jìn)牙厚間距，使絲錐分離螺紋后退出絲錐。

更優(yōu)選，所述縮口加工方法通過(guò)感應(yīng)加熱器或割槍或焊槍對(duì)管材端部進(jìn)行加熱。采用40cr鋼管進(jìn)行縮口加工時(shí)，鋼管端部加熱至600-980℃溫度。

優(yōu)選，所述縮口模具是在基體上設(shè)有橫向部、圓弧部、支撐部和縱向部，橫向部與縱向部之間設(shè)有圓弧部，支撐部與圓弧部之間為橫向部，調(diào)整圓弧部的r角和橫向部的r角能對(duì)管材端部縮口加工成型，縮口模具的長(zhǎng)度大于等于2.5倍管材端部的直徑，橫向部的寬度l是管材端部直徑三分之一以上。

優(yōu)選，所述圓弧部的r角從縮口模具前部向尾部變小，縮口加工成縮口端軸向向內(nèi)增厚。

更優(yōu)選，所述圓弧部的r角從縮口模具前部向尾部階梯或線性變小，縮口加工成縮口端軸向向內(nèi)均勻增厚。

優(yōu)選，所述圓弧部的r角不變，縮口加工成縮口端軸向向外增厚。

管材直徑越大橫向部的r角越大，寬度l越長(zhǎng)?；蚬懿闹睆皆酱髾M向部的r角不變，縮口模具的長(zhǎng)度越長(zhǎng)。

優(yōu)選，所述縮口模具采用工具鋼制成。

更優(yōu)選，所述工具鋼是鎢鋼或不銹鋼或軋輥鋼。

圓弧部的r角影響管材端部的外壁形狀和增厚，橫向部的r角和寬度l影響管材端部的增厚量；圓弧部的r角從縮口模具前部向尾部變小量影響管材瓶端部的增厚量。l的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，管材端部增厚越厚。

本發(fā)明所述的線速度是指管材直徑越大轉(zhuǎn)速越慢。

管材的線速度根據(jù)管材的直徑、厚度以及端部加熱溫度進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明管材端部使用感應(yīng)加熱只需1-3秒鐘即可加熱至接近或達(dá)到塑性變形，縮口模具的端部向尾部運(yùn)動(dòng)2-5秒鐘即可完成擠壓增厚成型，大大縮短了加工時(shí)長(zhǎng)，模具一致且采用的是全自動(dòng)加工，不需要人為干預(yù)，縮口加工出來(lái)的產(chǎn)品一致性好，根據(jù)需要調(diào)整圓弧部的r角和橫向部的l長(zhǎng)度，就能加工出不同形狀的管材端部，實(shí)現(xiàn)縮口端軸向向外增厚或縮口端軸向向內(nèi)增厚。

本發(fā)明具有加工方法簡(jiǎn)單快速，能加工出不同形狀的縮口端，縮口端一致性好，縮口端軸向向外增厚或縮口端軸向向內(nèi)增厚，加工方法和縮口模具能工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明縮口端軸向向內(nèi)增厚的縮口模具1立體圖；

圖2為本發(fā)明縮口端封口軸向向內(nèi)增厚的縮口模具2立體圖；

圖3為本發(fā)明縮口端軸向向外增厚的縮口模具3立體圖；

圖4為本發(fā)明縮口端封口軸向向外增厚的縮口模具4立體圖；

圖5為本發(fā)明采用縮口模具3和縮口模具4縮口加工后的管材1；

圖6為本發(fā)明采用縮口模具3縮口加工后的管材2；

圖7為本發(fā)明采用縮口模具1和縮口模具4縮口加工后的管材；

圖8為本發(fā)明采用縮口模具1縮口加工后的管材；

附錄1為本發(fā)明采用縮口模具1進(jìn)行縮口加工后的管材端部切割效果；附錄2為本發(fā)明采用縮口模具1進(jìn)行縮口加工后的管材端部攻絲后效果；附錄3為本發(fā)明采用縮口模具1進(jìn)行縮口加工后的管材端部未攻絲效果；附錄4為本發(fā)明縮口模具1實(shí)物照片；附錄5為本發(fā)明采用縮口模具1進(jìn)行縮口加工后的管材端部?jī)蛇吳懈钚Ч?；附?為本發(fā)明采用縮口模具1進(jìn)行縮口加工后剛退出來(lái)發(fā)紅的管材端部效果；圖中：22為橫向部，23為圓弧部，24為支撐部，25為縱向部，26為基體；r為圓弧部r角，r為橫向部r角；l為橫向部長(zhǎng)度；箭頭表示縮口模具的運(yùn)動(dòng)方向。

具體實(shí)施方式

結(jié)合本發(fā)明附圖1-3，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種縮口加工方法，先通過(guò)數(shù)控車床的夾具固定住管材，再通過(guò)夾具旋轉(zhuǎn)管材和加熱管材端部，將管材端部加熱至接近或達(dá)到塑性變形后，縮口模具前部接觸到管材端部后，管材端部從縮口模具前部向尾部移動(dòng)，縮口模具對(duì)管材端部進(jìn)行擠壓成型。通過(guò)感應(yīng)加熱器或割槍或焊槍對(duì)管材端部進(jìn)行加熱。

實(shí)施例2

如實(shí)施例1所述的縮口加工方法，擠壓成型后用通孔刀對(duì)管材端部進(jìn)行通孔固定孔徑；通孔刀設(shè)在縮口模具上。

實(shí)施例3

如實(shí)施例1或2所述的縮口加工方法，通過(guò)上述縮口加工方法對(duì)管材的一端進(jìn)行縮口擠壓成型，對(duì)管材的一端進(jìn)行封口成型，制成壓力容器，如鋼瓶，滅火器瓶。

實(shí)施例4

如實(shí)施例1或2所述的縮口加工方法，縮口模具對(duì)管材兩端端部進(jìn)行擠壓增厚成型，制成氣體膨脹器的膨脹管。

實(shí)施例5

如實(shí)施例1或2所述的縮口加工方法，通過(guò)上述縮口加工方法對(duì)管材的一端進(jìn)行縮口擠壓增厚成型，對(duì)管材的一端進(jìn)行封口增厚成型，制成氣體膨脹器的膨脹管。在所述縮口模具上涂抹或噴射潤(rùn)滑劑。所述潤(rùn)滑劑是碳粉、滑石粉、煤粉或石墨粉中的至少一種；或碳粉、滑石粉、煤粉、石墨粉中的至少一種混合油脂。

實(shí)施例6

如實(shí)施例1或2所述的縮口加工方法，所述縮口加工方法還包括通孔后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)管材，絲錐朝管材端部通孔方向運(yùn)動(dòng)攻絲，絲錐不旋轉(zhuǎn)，絲錐跟隨管材旋轉(zhuǎn)速度自動(dòng)伸縮調(diào)整，攻絲完成后，反向旋轉(zhuǎn)管材，絲錐背向管材端部通孔方向運(yùn)動(dòng)退出絲錐；絲錐設(shè)在縮口模具上。

實(shí)施例7

如實(shí)施例1或2所述的縮口加工方法，所述縮口加工方法還包括通孔后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)管材，絲錐朝管材端部通孔方向運(yùn)動(dòng)攻絲，絲錐不旋轉(zhuǎn)，絲錐上的牙小于二分之一，攻絲完成后，絲錐向無(wú)牙方向前進(jìn)牙厚間距，絲錐背向管材端部通孔運(yùn)動(dòng)退出絲錐。絲錐為一半以上無(wú)牙的目的是縮小絲錐整體直徑，絲錐向無(wú)牙方向前進(jìn)牙厚間距，使絲錐分離螺紋后退出絲錐；絲錐設(shè)在縮口模具上。

采用40cr鋼管進(jìn)行縮口加工時(shí)，鋼管端部加熱至600-980℃溫度，通過(guò)感應(yīng)加熱器進(jìn)行加熱只需1-3秒鐘時(shí)間。

實(shí)施例8

上述實(shí)施例1-7所述的縮口加工方法，所述縮口模具是在基體上設(shè)有橫向部22、圓弧部23、支撐部24和縱向部25，橫向部22與縱向部25之間設(shè)有圓弧部23，支撐部24與圓弧部23之間為橫向部22，調(diào)整圓弧部23的r角和橫向部22的r角能對(duì)管材端部縮口加工成型，縮口模具的長(zhǎng)度大于等于2.5倍管材端部的直徑，橫向部的寬度l是管材端部直徑三分之一以上。

實(shí)施例9

如實(shí)施例8所述的縮口模具，所述圓弧部的r角從縮口模具前部向尾部變小，縮口加工成縮口端軸向向內(nèi)增厚。所述圓弧部的r角從縮口模具前部向尾部階梯或線性變小，縮口加工成縮口端軸向向內(nèi)均勻增厚。通孔刀和絲錐設(shè)在縮口模具上。

實(shí)施例10

如實(shí)施例8所述的縮口模具，所述圓弧部的r角不變，縮口加工成縮口端軸向向外增厚。

實(shí)施例11

如實(shí)施例8或9或10所述的縮口模具，管材直徑越大橫向部的r角越大，寬度l越長(zhǎng)?；蚬懿闹睆皆酱髾M向部的r角不變，縮口模具的長(zhǎng)度越長(zhǎng)。所述縮口模具采用工具鋼制成。所述工具鋼是鎢鋼或不銹鋼或軋輥鋼。圓弧部的r角影響管材端部的外壁形狀和增厚，橫向部的r角和寬度l影響管材端部的增厚量；圓弧部的r角從縮口模具前部向尾部變小量影響管材瓶端部的增厚量。l的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，管材端部增厚越厚。本發(fā)明所述的線速度是指管材直徑越大轉(zhuǎn)速越慢。

管材的線速度根據(jù)管材的直徑、厚度以及端部加熱溫度進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明40cr管材端部使用感應(yīng)加熱只需1-3秒鐘即可加熱至接近或達(dá)到塑性變形，縮口模具的端部向尾部運(yùn)動(dòng)2-5秒鐘即可完成擠壓增厚成型，大大縮短了加工時(shí)長(zhǎng)，模具一致且采用的是全自動(dòng)加工，不需要人為干預(yù)，縮口加工出來(lái)的產(chǎn)品一致性好，根據(jù)需要調(diào)整圓弧部的r角和橫向部的l長(zhǎng)度，就能加工出不同形狀的管材端部，實(shí)現(xiàn)縮口端軸向向外增厚或縮口端軸向向內(nèi)增厚。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。