专利名称：管件分离筒-阻尼挤压方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管件的挤压成形方法及装置，特别涉及一种主要用于核电等领域的针对外壁上具有凸台的、曲线母线的重型管件的管件分离筒-阻尼挤压方法及装置。
背景技术：
所谓管件分是指L > (3 15) D的结构件L为结构件的长度，D为结构件的截面尺度。如管件的母线为直线，可采用现有挤压工艺，将坯料通过模口挤压成形，其中包括正挤压(如图1)和反挤压(如图2)成形。无论是正挤压还是反挤压成形，由于金属是通过模口连续挤压成形，挤压过程中，模口尺寸并无改变，因而挤出件的母线必然是直线，这是工程上常用的挤压方法。该挤压方法要求将所有材料尽量挤出模口，如全部材料均挤出模口，为无压余挤压；否则需切除压余。此类通过挤压模的模口而成形的常规挤压方法对具有曲线母线的管件则是无能为力。目前，国内均采用传统的自由锻工艺制造具有曲线母线的结构的管件，如具有凸台直径达四英寸以上的核电一回路主管道的成形制造。该工艺先制造主管道粗大的锻坯， 然后再切削加工成形，其材料利用率仅为10 12% .重达100 70吨锻件，经切削加工， 才制造一根10吨重的主管道，材料浪费巨大。制造周期长也是个大问题，一根主管道需半年的制造工期，此种状态严重制约了我国核电的发展。此外，这种传统工艺加工的成形球应力很小，仅80MPa，难于保证了主管道坯件中的裂纹充分焊合。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种管件分离筒-阻尼挤压方法及装置，使用该装置及方法可完成外壁上具有凸台的，母线为曲线的重型管件的成形挤压制造，制造周期短，材料利用率高，内部质量好。所谓管件分离筒-阻尼挤压是指一种挤压筒内的挤压过程，特指在具有曲线母线 (非直线母线)的管件(即L > (3-15)D)在型腔内的闭式挤压过程，而且在逆着被挤金属流动方向施加阻尼，以大大提高成形的球应力。由于成形的管件的母线为曲线，无法直接从挤压筒中推出，必需将挤压筒设计成可分离式结构，拆分挤压筒而取出成形的管件，这就是分离筒-阻尼挤压的内涵。本发明所采用的技术方案是一种管件分离筒-阻尼挤压方法，操作步骤如下步骤一将坯料置于管件分离筒-阻尼挤压装置的挤压筒内，挤压轴和挤压芯轴中至少一个开始运动将坯料推入挤压筒内进行挤压，将坯料挤压成形；步骤二 将挤压筒连同其内部的挤压成形件、挤压轴、挤压芯轴与挤压机上相应连接的零部件分离；步骤三将挤压筒连同其内部的全部结构一起推出挤压机；步骤四将芯筒子件及其内部的挤压成形件一起从承载筒体中沿轴向推出，从而将芯筒子件及其内部的挤压成形件与承载筒体分离；
步骤五将相互贴合的各个芯筒子件相互分离；步骤六将挤压成形件从分离状的各个芯筒子件中取出。一种用于管件分离筒-阻尼挤压方法中的管件分离筒-阻尼挤压装置，包括挤压筒、挤压轴和挤压芯轴；其中挤压筒包括至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的可分离式芯筒子件、承载筒体、加热元件、隔热板和钢丝层，各芯筒子件的轴向侧壁相互贴合， 组合形成中空截头圆锥，即其外壁为锥面，内壁为柱面或锥面或由任意曲率之母线形成的空间曲面，若干预热孔设置在各芯筒子件上，加热元件固设于该预热孔内，承载筒体圆周侧壁上固设有若干隔热板，承载筒体内壁为与各芯筒子件组合形成中空截头圆锥面配合的锥面；承载筒体外壁上紧密缠绕设有钢丝层，挤压轴和挤压芯轴均轴向插置于挤压筒内，挤压轴与挤压芯轴至少一个轴向可运动，即挤压过程中，挤压轴和挤压芯轴至少一个进行轴向运动，完成挤压过程，即可以一个运动，另一个固定，也可以两个均运动；高温的被挤压材料置于挤压筒的端部或中部或近中部，挤压芯轴或挤压轴施压运动，对材料进行闭式挤压，材料在挤压轴和挤压芯轴的作用下被挤压成形，其内径通过控制挤压芯轴直径来控制，其外径和外壁凸台通过充满芯筒子件内壁上的管状型腔(母线可以是曲线)而得到控制；材料也可以被挤压轴正反方向挤压(或正、反挤结合方式)而形成管形件，材料成形后，将芯筒子件从承载筒体内退出，芯筒子件退出后便可分开，这样就可将管形件顺利的取出来。作为本发明的进一步改进，各芯筒子件形成的筒体内壁的母线为非直线，材料充满此种复杂的含有非直线母线的筒型腔体而成形为曲线母线的管件。作为本发明的进一步改进，所述芯筒子件个数为2 4个。作为本发明的进一步改进，所述承载筒体内侧壁上的隔热板为具有设定抗压强度的陶瓷板。作为本发明的进一步改进，所述隔热板固设于承载筒体内侧壁上。作为本发明的进一步改进，所述隔热板固设于承载筒体外侧壁上。作为本发明的进一步改进，所述挤压芯轴外侧壁上设有至少一个环状外凸的阻尼节，阻尼节会产生逆着材料运动方向的阻尼，保证管形件成形质量，在许多情况下，不加任何阻尼，靠金属材料与挤压筒、挤压芯轴间的摩擦力，已经可以很好成形；但对一些十分复杂的管形件外侧壁上具有多凸台的情况，会由于塑性流动速度分布的不均勻性等原因而产生成形拉应力，以及局部填充不满的现象，此时须在逆材料运动方向施加阻尼，挤压芯轴外侧的阻尼节就会产生逆材料运动方向的阻尼，保证管形件成形质量。作为本发明的进一步改进，所述挤压轴外侧壁上设有至少一个环状外凸的阻尼节。作为本发明的进一步改进，所述芯筒子件的内壁上设有环状内凹的阻尼节。作为本发明的进一步改进，所述芯筒子件内壁设有环状降温带，降低坯料在出口处的温度，以增加变形阻尼，防止形成成形拉应力，以及局部充不满现象。作为本发明的进一步改进，位于逆于被挤压件的挤出方向上设有阻尼力，防止材料成形时产生拉应力和材料填充不满的现象发生，保证管形件成形质量，该力在环形的空间的端面上可以是均布的也可以是不均布的，这主要根据管形件外侧凸台形状和分布而定。
作为本发明的进一步改进，所述芯筒子件外壁和承载筒体内壁间的锥度为 1 800 1 2500，以便于内芯筒子件(包括其内的挤压件)方便地整体从承载筒体中退出来。本发明的有益技术效果是本发明通过挤压芯轴、挤压轴和可拆分的挤压筒配合使用，母线为非直线的管形件或杆件能顺利成形，为核电主管道的生产开劈了新方向，同时本发明的管形件外壁凸台采用挤压成形而不是传统自由锻工艺的巨大裕量的粗略成形，因而材料利用率可以从10%大幅度提高到70 80%，大大提高了材料的利用率，本发明的管件直接挤压成形工期短，成形过程所需的工时可以下降到1 2周，挤压成形变形的球应力更高，可到300 400MPa，可保证坯料中的缺陷、裂纹、孔洞可充分焊合，因而采用本发明制造的主管道质量大大优于目前的传统工艺。
图1为现有挤压方法的正挤压示意图2为现有挤压方法的反挤压示意图3为带凸台管形件空间曲线焊接方法示意图4为带凸台管形件平面曲线焊接方法示意图5为带凸台管形件轴向剖面图6本发明材料位于挤压筒端部示意图7为材料从挤压筒端部进入型腔后挤压状态示意图
图8为材料位于挤压筒中部示意图9为材料从挤压筒中部进入型腔后挤压状态示意图
图10为施加挤压力状态示意图11为反挤压状态示意图12为挤压筒径向剖面结构示意图。
具体实施例方式实施例一种管件分离筒-阻尼挤压方法，操作步骤如下步骤一将坯料置于管件分离筒-阻尼挤压装置的挤压筒内，挤压轴和挤压芯轴中至少一个开始运动将坯料推入挤压筒内进行挤压，将坯料挤压成形；步骤二 将挤压筒1连同其内部的挤压成形件、挤压轴、挤压芯轴与挤压机上相应连接的零部件分离；步骤三将挤压筒1连同其内部的全部结构一起推出挤压机；步骤四将芯筒子件11及其内部的挤压成形件一起从承载筒体12中沿轴向推出， 从而将芯筒子件11及其内部的挤压成形件与承载筒体分离；步骤五将相互贴合的各个芯筒子件11相互分离；步骤六将挤压成形件从分离状的各个芯筒子件11中取出。—种用于管件分离筒-阻尼挤压方法中的管件分离筒-阻尼挤压装置，包括挤压筒1、挤压轴2和挤压芯轴3 ；其中挤压筒1包括至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的可分离式芯筒子件11、承载筒体12、加热元件13、隔热板14和钢丝层15，各芯筒子件11的轴向侧壁相互贴合，组合形成中空截头圆锥，即其外壁为锥面，内壁为柱面或锥面或由任意曲率之母线形成的空间曲面，若干预热孔16设置在各芯筒子件上，加热元件13固设于该预热孔16内，承载筒体12圆周侧壁上固设有若干隔热板14，承载筒体12内壁为与各芯筒子件11组合形成中空截头圆锥面配合的锥面；承载筒体12外壁上紧密缠绕设有钢丝层 15，挤压轴2和挤压芯轴3均轴向插置于挤压筒1内，挤压轴2与挤压芯轴3至少一个轴向可滑动，即挤压过程中，挤压轴和挤压芯轴至少一个进行轴向运动而完成挤压动作，挤压过程中，可以一个运动，另一个固定；也可以两个均运动。使用时，将材料置于挤压筒1的中部或近中或挤压筒1的端部，挤压芯轴3和挤压轴2对金属材料进行挤压而成形。管件成形后，将芯筒子件11连同挤压件一起从承载筒体12中退出，芯筒子件11便可分开，这样就可将管件顺利的取出来。所述各芯筒子件11形成的筒体内壁的母线为非直线，材料充满此种复杂的含有非直线母线的筒型腔体而成形为曲线母线的管件。所述芯筒子件11个数为2 4个。所述承载筒体12内侧壁上的隔热板14为具有设定抗压强度的陶瓷板。所述隔热板固设于承载筒体内侧壁上。所述隔热板14固设于承载筒体12外侧壁上。所述挤压芯轴3外侧壁上设有至少一个环状外凸的阻尼节31，阻尼节会产生逆材料运动方向的阻尼，保证管形件成形质量，在许多情况下，不加任何阻尼，靠金属材料与挤压筒、挤压芯轴间的摩擦力，已经可以很好成形；但对一些十分复杂的管形件外侧壁上具有多凸台的情况，会由于塑性流动速度分布的不均勻性等原因而产生成形拉应力，以及局部填充不满的现象，此时须在逆材料运动方向施加阻尼，挤压芯轴外侧的阻尼节就会产生逆材料运动方向的阻尼，保证管形件成形质量。所述挤压轴外侧壁上设有至少一个环状外凸的阻尼节。所述芯筒子件的内壁上设有环状内凹的阻尼节。所述芯筒子件11内壁设有环状降温带4，降低坯料在出口处的温度，增加变形阻尼。所述位于逆于被挤压件的挤出方向上设有阻尼力F，该阻尼力F在环形的空间的端面上可以是均布的也可以是不均布的，这主要根据管形件外侧凸台形状和分布而定。所述芯筒子件11外壁和承载筒体12内壁间的锥度为1 800 1 2500，以便于内芯筒子件11 (包括其内的挤压件)方便地整体从承载筒体12中退出来。
权利要求
1.一种管件分离筒-阻尼挤压方法，其特征为操作步骤如下步骤一将坯料置于管件分离筒-阻尼挤压装置的挤压筒内，挤压轴和挤压芯轴中至少一个开始运动将坯料推入挤压筒内进行挤压，将坯料挤压成形；步骤二 将挤压筒(1)连同其内部的挤压成形件、挤压轴、挤压芯轴与挤压机上相应连接的零部件分离；步骤三将挤压筒(1)连同其内部的全部结构一起推出挤压机；步骤四将芯筒子件(11)及其内部的挤压成形件一起从承载筒体(1 中沿轴向推出， 从而将芯筒子件(11)及其内部的挤压成形件与承载筒体分离；步骤五将相互贴合的各个芯筒子件(11)相互分离；步骤六将挤压成形件从分离状的各个芯筒子件(11)中取出。
2.一种用于管件分离筒-阻尼挤压方法中的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征为 包括挤压筒(1)、挤压轴(2)和挤压芯轴(3)；其中挤压筒(1)包括至少两个沿母线剖分的且轴向侧壁相互贴合的可分离式芯筒子件(11)、承载筒体(12)、加热元件(13)、隔热板 (14)和钢丝层(15)，各芯筒子件(11)的轴向侧壁相互贴合，组合形成中空截头圆锥，若干预热孔(16)设置在各芯筒子件上，加热元件(1 固设于该预热孔(16)内，承载筒体(12) 圆周侧壁上固设有若干隔热板(14)，承载筒体(1 内壁为与各芯筒子件(11)组合形成中空截头圆锥面配合的锥面；承载筒体(1 外壁上紧密缠绕有钢丝层(15)，挤压轴( 和挤压芯轴(3)均轴向置于挤压筒(1)内，挤压轴(2)与挤压芯轴(3)至少一个可进行轴向运动。
3.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是各芯筒子件(11)形成的筒体内壁的母线为非直线。
4.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述芯筒子件(11)个数为2 4个。
5.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述承载筒体(12)内侧壁上的隔热板(14)为具有设定抗压强度的陶瓷板。
6.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述隔热板固设于承载筒体内侧壁上。
7.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述隔热板(14)固设于承载筒体(12)外侧壁上。
8.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述挤压芯轴(3)外侧壁上设有至少一个环状外凸的阻尼节(31)。
9.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述挤压轴(2)外壁上设有至少一个环状外凸的阻尼节(31)。
10.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述芯筒子件(11)的内壁上设有环状内凹的阻尼节(31)。
11.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述芯筒子件(11)内壁设有环状降温带(4)。
12.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是位于逆于被挤压件的挤出方向上设有阻尼力(F)。
13.如权利要求2所述的管件分离筒-阻尼挤压装置，其特征是所述芯筒子件(11)外壁和承载筒体(12)内壁间的锥度为1 800 1 2500。
全文摘要
本发明公开了一种管件分离筒-阻尼挤压方法将坯料置于挤压筒内，挤压轴和挤压芯轴将坯料挤压成形后将挤压筒与挤压机分离，再将芯筒子件及其内部的挤压成形件从承载筒体中沿轴向推出，最后将挤压成形件从分离状的芯筒子件中取出，管件分离筒-阻尼挤压装置的芯筒子件的轴向侧壁相互贴合组合形成中空截头圆锥，加热元件设于芯筒子件的预热孔内，设有隔热板的承载筒体内壁与芯筒子件锥面配合，其外壁上缠绕钢丝层，挤压轴和挤压芯轴插置于挤压筒内且至少其一轴向可运动，本发明使母线为非直线的管形件或杆件能顺利成形，材料利用率高，成形工期短，成本低，挤压过程中变形的球应力高，可保证坯料中的缺陷、裂纹、孔洞充分焊合而得高质量的管件。
文档编号B21C23/02GK102274868SQ20101019639
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者卢清萍, 吴伯杰, 张人佶, 张晓松, 汪洋, 陈振东, 颜永年 申请人:苏州昆仑先进制造技术装备有限公司, 颜永年