一種管材下料的表面環(huán)形槽根部的液體內(nèi)高壓起裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬管材下料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管材下料的表面環(huán)形槽根部的液體內(nèi)高壓起裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬管材的下料廣泛存在于槍管、滾動(dòng)軸承內(nèi)(外)圈、滑動(dòng)軸承軸瓦、傳送鏈滾筒套筒等備料工序中，其下料質(zhì)量的高低直接影響著零件的制造精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)成本。傳統(tǒng)管材下料工藝主要包括三類:一類是切削加工，多采用車切、鋸切、砂輪切等形式，生產(chǎn)效率低，加工質(zhì)量難以保證；一類是沖壓加工，主要通過(guò)機(jī)械壓力機(jī)上配以專用模具進(jìn)行切斷，但因管材屬于空心部件，沖壓加工過(guò)程中易產(chǎn)生管壁塌陷、管材變形等問(wèn)題；再一類是熱切割，如氧炔焰切割、電火花線切割和激光切割等，但是這些方法都存在能耗大、成本高、效率低、斷面質(zhì)量差等問(wèn)題。對(duì)于大尺寸零件的管材備料，采用傳統(tǒng)下料工藝時(shí)對(duì)設(shè)備尺寸、成本和性能要求更高，能耗大、效率低、斷面質(zhì)量差、材料浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題更加突出。
[0003]斷裂力學(xué)理論及試驗(yàn)表明，材料的缺陷、切口或臺(tái)階等幾何不連續(xù)處具有應(yīng)力集中效應(yīng)，在較小載荷作用下即可產(chǎn)生大應(yīng)力及萌生裂紋，并隨外載荷的持續(xù)而擴(kuò)展，其中，裂紋萌生壽命Ni可占到裂紋完整擴(kuò)展壽命N的80 %。近年來(lái)，利用預(yù)制缺口應(yīng)力集中效應(yīng)和及動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展方法發(fā)展起來(lái)的低應(yīng)力管料精密下料技術(shù)使得金屬管材下料工藝有了新的突破，國(guó)內(nèi)專利專利201320338632.X和201210132333.0等提出的周向低應(yīng)力彎曲疲勞斷裂精密下料機(jī)均實(shí)現(xiàn)了無(wú)肩化節(jié)材生產(chǎn)，但因動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展壽命較長(zhǎng)，下料效率仍然不能滿足大批量生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種管材下料的表面環(huán)形槽根部的液體內(nèi)高壓起裂方法，縮短下料時(shí)裂紋擴(kuò)展時(shí)間，提高下料效率。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種管材下料的表面環(huán)形槽根部的液體內(nèi)高壓起裂方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一，起裂前，按照需要的下料長(zhǎng)度，利用開槽機(jī)在金屬管材I外表面開制環(huán)形槽2 ;
[0008]步驟二，裝配時(shí)，將金屬管材I 一端裝配法蘭連接頭7、第一卡箍法蘭13、平焊法蘭4及充液管16，另一端裝配密封頭9和第二卡箍法蘭11，兩端分別通過(guò)第一 C型密封圈15、第一階梯密封套14及第二 C型密封圈10、第二階梯密封套12進(jìn)行密封，并通過(guò)第一螺栓8對(duì)金屬管材I兩端的法蘭連接頭7和密封頭9軸向拉緊，最后鎖緊第一卡箍法蘭13、第二卡箍法蘭11，在金屬管材I外壁和第一階梯密封套14、第二階梯密封套12的結(jié)合面處形成連續(xù)、不間斷的環(huán)狀壓力接觸區(qū)；
[0009]步驟三，起裂時(shí)，通過(guò)充液管16先向金屬管材I內(nèi)快速填充乳化液或液壓油，排出氣體，使金屬管材I內(nèi)壁承受初始內(nèi)壓力，進(jìn)而充入高壓低速流體，采用準(zhǔn)靜態(tài)加載或循環(huán)加載方式對(duì)金屬管材I內(nèi)壁持續(xù)施加50-200M內(nèi)高壓，使金屬管材I的環(huán)形槽2的根部金屬晶體在應(yīng)力集中效應(yīng)下發(fā)生滑移、形成駐留滑移帶并最終形成微裂紋群；
[0010]步驟四，起裂結(jié)束后卸壓，將流出的液體回收并過(guò)濾，將金屬管材I送入下料機(jī)中進(jìn)行分段下料，在可變周向載荷持續(xù)作用下，微裂紋向金屬管材I內(nèi)壁快速擴(kuò)展，直至金屬管材I斷裂，完成下料。
[0011]所述方法采用的起裂裝置，包括法蘭連接頭7和密封頭9，第一卡箍法蘭13、第一階梯密封套14、第一 C型密封圈15、法蘭連接頭7依序套裝在金屬管材I 一端，第二卡箍法蘭11、第二階梯密封套12、第二 C型密封圈10、密封頭9依次套裝在金屬管材I另一端，法蘭連接頭7芯部設(shè)有連通于金屬管材I內(nèi)腔的軸向流道6，法蘭連接頭7大端具有臺(tái)階型開口的空腔，裝配有第一 C型密封圈15及第一階梯密封套14，對(duì)插入法蘭連接頭7空腔內(nèi)的金屬管材I端部進(jìn)行初始密封，法蘭連接頭7的小端法蘭盤與平焊法蘭4之間裝夾有密封墊圈5，并通過(guò)第二螺栓3及螺母進(jìn)行緊固，密封頭9內(nèi)側(cè)設(shè)有臺(tái)階型開口，裝配有第二 C型密封圈10和第二階梯密封套12，對(duì)插入密封頭9內(nèi)側(cè)的金屬管材I的端部進(jìn)行初始密封；法蘭連接頭7、第一卡箍法蘭13、第二卡箍法蘭11及密封頭9均開有軸向螺栓孔，通過(guò)第一螺栓8及螺母進(jìn)行軸向拉緊；第一卡箍法蘭13、第二卡箍法蘭11設(shè)有上卡箍19和下卡箍18，上、下卡箍之間通過(guò)第三螺栓20及螺母進(jìn)行徑向鎖緊，充液管16上設(shè)有壓力表17。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為，利用了應(yīng)力集中效應(yīng)，使加載內(nèi)壓在明顯低于管材屈服極限的某內(nèi)壓值時(shí)，環(huán)形槽2底部即產(chǎn)生較大應(yīng)力集中，金屬管材晶體(多為多晶體)發(fā)生滑移并最終形成微裂紋群，有效縮短了下料時(shí)裂紋擴(kuò)展時(shí)間，提高下料效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明預(yù)制環(huán)形槽2的金屬管材I的示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明起裂裝置示意圖。
[0015]圖3為圖2的A-A示意圖。
[0016]圖4為ANSYS軟件仿真的管材內(nèi)高壓加載下應(yīng)力分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]一種管材下料的表面環(huán)形槽根部的液體內(nèi)高壓起裂方法，包括以下步驟:
[0019]步驟一，起裂前，按照需要的下料長(zhǎng)度，利用開槽機(jī)在金屬管材I外表面開制環(huán)形槽2 ;
[0020]步驟二，裝配時(shí)，將金屬管材I 一端裝配法蘭連接頭7、第一卡箍法蘭13、平焊法蘭4及充液管16，另一端裝配密封頭9和第二卡箍法蘭11，兩端分別通過(guò)第一 C型密封圈15、第一階梯密封套14及第二 C型密封圈10、第二階梯密封套12進(jìn)行密封，并通過(guò)第一螺栓8對(duì)金屬管材I兩端的法蘭連接頭7和密封頭9軸向拉緊，最后鎖緊第一卡箍法蘭13、第二卡箍法蘭11，在金屬管材I外壁和第一階梯密封套14、第二階梯密封套12的結(jié)合面處形成連續(xù)、不間斷的環(huán)狀壓力接觸區(qū)；
[0021]步驟三，起裂時(shí)，通過(guò)充液管16先向金屬管材I內(nèi)快速填充乳化液或液壓油，排出氣體，使金屬管材I內(nèi)壁承受初始內(nèi)壓力，進(jìn)而充入高壓低速流體，采用準(zhǔn)靜態(tài)加載或循環(huán)加載方式對(duì)金屬管材I內(nèi)壁持續(xù)施加50-200M內(nèi)高壓，使金屬管材I的環(huán)形槽2的根部金屬晶體在應(yīng)力集中效應(yīng)下發(fā)生