一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置及工艺的制作方法
【专利摘要】一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置及工艺，装置包括复合管水平移动装置，复合管水平移动装置的底座上安装有高压液体喷射装置和旋转装置，旋转装置可带动高压液体喷射装置进行旋转运动，复合管的钢外管和不锈钢内管被复合管夹紧装置夹紧后固定在复合管支撑装置上，复合管支撑装置和油水收集装置均固连在复合管水平移动装置上，且可在复合管水平移动装置的作用下实现水平移动，工作时，作旋转运动高压油水混合物喷射在可作直线运动的不锈钢内管的内壁上，使其产生塑性变形且在钢外管上产生一定的弹性变形，从而使得内外管紧密结合形成质量优异的双金属复合管。
【专利说明】一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置及工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于双金属复合管成形【技术领域】，尤其是涉及一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置及工艺。
【背景技术】
[0002]随着世界能源需求的日益增长，油气田开采逐渐向深井、高腐蚀环境方向发展，而使用耐蚀合金复合管是解决油气管道腐蚀问题相对安全和经济的有效方式，为提高钢管的耐腐蚀能力，双金属复合管材应运而生。与传统单一金属材料比，双金属复合管材具有高强度、高刚度、耐腐蚀等性能，使用效果优良，对于输送混合气液有广泛的应用前景，所以现在国际、国内市场都开始大力推广使用，并取得了良好的实际应用效果。
[0003]双金属复合管是由两种不同的金属管材构成:一种管材在内，另一种管材在外，管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，受外力作用时，内外管材同时变形且界面不分离。目前，国内、外双金属复合钢管工艺取得了很大发展，特别是日本、美国、英国、俄国等国家发展较快。主要采用的有嵌套式、焊接式、外包覆式、激光包覆复合、爆炸式复合等方法。随着我国石油工业的发展，西气东输等大型工程项目不断开展，双金属复合管的需求量巨大，具有良好的市场前景。但是我国双金属复合管起步较晚，目前行业内技术仍依赖于国外发达国家现有技术，对于产品创新技术较为缺乏。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置及工艺，通过该成形装置能够制备出性能优良的双金属复合管。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案:
[0006]一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置，包括复合管水平移动装置1，复合管水平移动装置I的底座上安装有高压液体喷射装置2和旋转装置3，旋转装置3带动高压液体喷射装置2进行旋转运动，复合管7的钢外管71和不锈钢内管72被复合管夹紧装置4夹紧后固定在复合管支撑装置5上，复合管支撑装置5和液体收集装置6均固连在复合管水平移动装置I上，且能够在复合管水平移动装置I的作用下实现水平移动。
[0007]所述复合管水平移动装置I包括底座10，底座10下端加工有油腔100及油腔孔101，底座10上装配有第一电机11，第一电机11的输出轴上连接有联轴器12，联轴器12的另一端连接有丝杠13，丝杠13的另一端装配有丝杠支撑装置16，丝杠支撑装置16固连在底座10上，丝杠13上装配有丝杠螺母15，丝杠螺母15外侧连接螺母动平台14，螺母动平台14的两侧固连有导轨滑块18，导轨滑块18和导轨17配合，导轨17固定在底座10上。
[0008]所述高压液体喷射装置2包括高压旋转接头20，高压旋转接头20的一端通入高压高速液体，另一端通过螺纹连接在旋转管22上，旋转管22 —端通过第一轴承21支撑在底座10上，旋转管22的另一端通过螺纹连接件23与钢管24连接在一起，钢管24的另一端通过螺纹连接件23与高压液体喷射管25连接在一起，高压液体喷射管25的外侧通过螺纹连接有夹紧螺母26，夹紧螺母26的外侧配合有支撑套27，支撑套27的外侧配合有不含轴承外圈的第二轴承29，第二轴承29的两侧是第一弹性挡圈28。
[0009]所述旋转装置3包括固连在底座10上的电机安装板300，电机安装板300上装有第二电机301，第二电机301的输出轴和第一带轮305连接，第二电机301的输出轴的端部有用来对第一带轮305进行轴向定位的轴端挡板303，第一带轮305通过同步带306和第二带轮309连接，第二带轮309通过第二键307连接在旋转管22上，第二带轮309的两侧有用于对第二带轮309进行轴向定位的套筒310和第二弹性挡圈308。
[0010]所述复合管夹紧装置4包括夹紧环41，夹紧环41外部均布有三个以上的第二螺栓42，工作时，通过拧紧第二螺栓42来实现对钢外管71和不锈钢内管72的夹紧作用，且夹紧环41和钢外管71外侧与第二螺栓42接触的地方均局部铣有平台。
[0011]一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的工艺，包括以下步骤:
[0012]I)双金属复合管装夹，在复合管7的钢外管71与复合管夹紧装置4的夹紧环41上的螺纹孔相对的地方铣有半径稍大于螺纹孔径的平台，同时在夹紧环41的外侧开螺纹孔的地方也铣有平台，利用在夹紧环41外部均布的第二螺栓42对钢管81和不锈钢管82进行装夹；
[0013]2)向高压液体喷射装置2的高压旋转接头20的入口处通入高压液体，该高压液体将流经旋转管22、长度可调的钢管及高压液体喷射管25后高速喷射在不锈钢内管72的内壁上使其产生局部塑性变形，且在钢外管71上产生弹性变形，则喷射结束后，被喷射处将产生紧密结合，完成喷射的液体将在重力作用下流入到液体收集装置6中，并通过液体收集装置6的软管流入底座10的油腔100内，最终通过底座10的油腔孔101排出，经过滤后可循环使用；
[0014]3)开启旋转装置3,由旋转装置3带动旋转管22作旋转运动,旋转管22 —端连接高压旋转接头20实现自由旋转，另一端连接长度可调的钢管及高压液体喷射管25，则带动高压液体喷射管25作旋转运动，直到流经高压液体喷射管25的液体将在不锈钢内管72及钢外管71上产生一圈均匀的塑性变形及弹性变形；
[0015]4)开启复合管水平移动装置1，由复合管水平移动装置I带动复合管支撑装置5作直线运动，进而带动被复合管夹紧装置4夹紧的不锈钢内管72及钢外管71作直线运动，直到进入不锈钢内管72及钢外管71的下一个待成形部位；
[0016]5)重复开启旋转装置3和复合管水平移动装置I对不锈钢内管72及钢外管71进行周向渐进和轴向渐进复合成形，直到完成整个复合管的渐进塑性复合成形，并最终形成质量优异的复合管7。
[0017]相对于现有技术，本发明提供了一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置及工艺，通过该装置能够实现将高压液体均匀、高速的喷打在双金属复合管内管的内壁上使其产生塑性变形，且在双金属复合管的外管上产生一定的弹性变形，从而使得内外管紧密结合而形成质量高的双金属复合管，此外，本发明还具有以下优点:
[0018]1、本发明中，高压液体喷射装置的钢管长度可以通过控制用螺纹连接件连接钢管数量的多少进行调节，从而可实现针对不同长度复合管的高压液体喷射塑性成形；
[0019]2、本发明中，通过更换不同开口大小的高压液体喷射管，可实现针对不同管径复合管的高压液体喷射塑性成形。
[0020]3、结构简单、操作方面、成形效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的结构示意图。
[0022]图2是图1中复合管水平移动装置I的A向视图。
[0023]图3是图2中复合管水平移动装置在B-B处的局部剖视图。
[0024]图4是高压液体喷射管25的局部放大视图。
[0025]图5是高压液体喷射装置2的结构示意图。
[0026]图6是旋转装置3的放大视图。
[0027]图7是复合管夹紧装置4的示意图，其中图a为复合管夹紧装置4的局部放大视图，图b为复合管夹紧装置4在C-C向的剖视图。
[0028]图8是复合管高压塑性成形时的局部放大视图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0030]参照图1，一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置，包括复合管水平移动装置1，复合管水平移动装置I的底座上安装有高压液体喷射装置2和旋转装置3，旋转装置3带动高压液体喷射装置2进行旋转运动，复合管7的钢外管71和不锈钢内管72被复合管夹紧装置4夹紧后固定在复合管支撑装置5上，复合管支撑装置5和液体收集装置6均固连在复合管水平移动装置I上，且能够在复合管水平移动装置I的作用下实现水平移动。
[0031]参照图1、图2及图3，所述复合管水平移动装置I包括底座10，底座10下端加工有油腔100及油腔孔101，底座10上装配有第一电机11，第一电机11的输出轴上连接有联轴器12，联轴器12的另一端连接有丝杠13，丝杠13的另一端装配有丝杠支撑装置16，丝杠支撑装置16固连在底座10上，丝杠13上装配有丝杠螺母15，丝杠螺母15外侧连接螺母动平台14，螺母动平台14的两侧固连有导轨滑块18，导轨滑块18和导轨17配合，导轨17固定在底座10上。
[0032]参照图4及图5，所述高压液体喷射装置2包括高压旋转接头20，高压旋转接头20的一端通入高压高速液体，另一端通过螺纹连接在旋转管22上，旋转管22 —端通过第一轴承21支撑在底座10上，旋转管22的另一端通过螺纹连接件23与钢管24连接在一起，钢管24的另一端通过螺纹连接件23与高压液体喷射管25连接在一起，高压液体喷射管25的外侧通过螺纹连接有夹紧螺母26，夹紧螺母26的外侧配合有支撑套27，支撑套27的外侧配合有不含轴承外圈的第二轴承29，第二轴承29的两侧是第一弹性挡圈28。
[0033]参照图6，所述旋转装置3包括固连在底座10上的电机安装板300，电机安装板300上装有第二电机301，第二电机301的输出轴通过第一键302和第一带轮305连接，第二电机301的输出轴的端部有用来对第一带轮305进行轴向定位的轴端挡板303,且轴端挡板303由第一螺栓304进行紧固，第一带轮305通过同步带306和第二带轮309连接，第二带轮309通过第二键307连接在旋转管22上，第二带轮309的两侧有用于对第二带轮309进行轴向定位的套筒310和第二弹性挡圈308。
[0034]参照图7，所述旋转装置3包括固连在底座10上的电机安装板300，电机安装板300上装有第二电机301，第二电机301的输出轴通过第一键302和第一带轮305连接，第二电机301的输出轴的端部有用来对第一带轮305进行轴向定位的轴端挡板303,且轴端挡板303由第一螺栓304进行紧固，第一带轮305通过同步带306和第二带轮309连接，第二带轮309通过第二键307连接在旋转管22上，第二带轮309的两侧有用于对第二带轮309进行轴向定位的套筒310和第二弹性挡圈308。
[0035]一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的工艺，包括以下步骤:
[0036]I)参照图1、图7及图8，双金属复合管装夹，在复合管7的钢外管71与复合管夹紧装置4的夹紧环41上的螺纹孔相对的地方铣有半径稍大于螺纹孔径的平台，同时在夹紧环41的外侧开螺纹孔的地方也铣有平台，利用在夹紧环41外部均布的6个第二螺栓42对钢管81和不锈钢管82进行装夹；
[0037]2)参照图1及图4，向高压液体喷射装置2的高压旋转接头20的入口处通入高压高速的液体，该高压高速液体将流经旋转管22、长度可调的钢管及高压液体喷射管25后喷射在不锈钢内管72的内壁上使其产生局部塑性变形，且在钢外管71上产生弹性变形，则喷射结束后，被喷射处将产生紧密结合，完成喷射的液体将在重力作用下流入到液体收集装置6中，并通过液体收集装置6的软管流入底座10的油腔100内，最终通过底座10的油腔孔101排出，经过滤后可循环使用；
[0038]3)参照图1、图6、图4及图8，开启旋转装置3，由旋转装置3带动旋转管22作旋转运动，旋转管22 —端连接高压旋转接头20实现自由旋转，另一端连接长度可调的钢管及高压液体喷射管25，则带动高压液体喷射管25作旋转运动，直到流经高压液体喷射管25的液体将在不锈钢内管72及钢外管71上产生一圈均匀的塑性变形及弹性变形；
[0039]4)参照图1、图2及图8，开启复合管水平移动装置1，由复合管水平移动装置I带动复合管支撑装置5作直线运动，进而带动被复合管夹紧装置4夹紧的不锈钢内管72及钢外管71作直线运动，直到进入不锈钢内管72及钢外管71的下一个待成形部位；
[0040]5)参照图1，重复开启旋转装置3和复合管水平移动装置I对不锈钢内管72及钢外管71进行周向渐进和轴向渐进复合成形，直到完成整个复合管的渐进塑性复合成形，并最终形成质量优异的复合管7。
[0041]高压液体喷射装置的钢管的长度可调的原理为:参照图4，钢管24的一端通过螺纹连接件23与旋转管2连接在一起，钢管24的另一端通过螺纹连接件23与高压液体喷射管25连接在一起，故可通过增加或减少钢管24以及螺纹连接件23的数量来实现高压液体喷射装置的钢管的长度的调整。
[0042]旋转装置3的工作原理为:参照图1及图6，第二电机301的旋转运动通过由第一带轮305、同步带306以及第二带轮309组成的带轮传动系统转换为旋转管22的旋转运动，且第一带轮305的直径小于第二带轮309的直径，进而可实现高压液体喷射管25的减速旋转。
[0043]复合管水平移动装置I的工作原理为:参照图1、图2及图3，第一电机11的旋转运动通过由联轴器12、丝杠13、丝杠螺母15及轴承支座16组成的丝杠螺母装置转换为螺母动平台14的直线运动，且螺母动平台14的直线运动的方向受到与其固连导轨滑块18沿着导轨17移动的限制，螺母动平台14的直线运动将带动复合管的水平移动。
【权利要求】
1.一种高压液体喷射塑性成形双金属复合管的装置，包括复合管水平移动装置(1)，其特征在于:复合管水平移动装置(I)的底座上安装有高压液体喷射装置(2)和旋转装置(3)，旋转装置(3)带动高压液体喷射装置(2)进行旋转运动，复合管(7)的钢外管(71)和不锈钢内管(72)被复合管夹紧装置(4)夹紧后固定在复合管支撑装置(5)上，复合管支撑装置(5)和液体收集装置(6)均固连在复合管水平移动装置(I)上，且能够在复合管水平移动装置(I)的作用下实现水平移动； 所述复合管水平移动装置⑴包括底座(10)，底座(10)下端加工有油腔(100)及油腔孔(101)，底座(10)上装配有第一电机(11)，第一电机(11)的输出轴上连接有联轴器(12)，联轴器(12)的另一端连接有丝杠(13)，丝杠(13)的另一端装配有丝杠支撑装置(16)，丝杠支撑装置(16)固连在底座(10)上，丝杠(13)上装配有丝杠螺母(15)，丝杠螺母(15)外侧连接螺母动平台(14)，螺母动平台(14)的两侧固连有导轨滑块(18)，导轨滑块(18)和导轨(17)配合，导轨(17)固定在底座(10)上； 所述高压液体喷射装置(2)包括高压旋转接头(20)，高压旋转接头(20)的一端通入高压高速液体，另一端通过螺纹连接在旋转管(22)上，旋转管(22) —端通过第一轴承(21)支撑在底座(10)上，旋转管(22)的另一端通过螺纹连接件(23)与钢管(24)连接在一起，钢管(24)的另一端通过螺纹连接件(23)与高压液体喷射管(25)连接在一起，高压液体喷射管(25)的外侧通过螺纹连接有夹紧螺母(26)，夹紧螺母(26)的外侧配合有支撑套(27)，支撑套(27)的外侧配合有不含轴承外圈的第二轴承(29)，第二轴承(29)的两侧是第一弹性挡圈(28)； 所述旋转装置(3)包括固连在底座(10)上的电机安装板(300)，电机安装板(300)上装有第二电机(301)，第二电机(301)的输出轴和第一带轮(305)连接，第二电机(301)的输出轴的端部有用来对第一带轮(305)进行轴向定位的轴端挡板(303),第一带轮(305)通过同步带(306)和第二带轮(309)连接，第二带轮(309)通过第二键(307)连接在旋转管(22)上，第二带轮(309)的两侧有用于对第二带轮(309)进行轴向定位的套筒(310)和第二弹性挡圈(308)； 所述复合管夹紧装置(4)包括夹紧环(41)，夹紧环(41)外部均布有三个以上的第二螺栓(42)，工作时，通过拧紧第二螺栓(42)来实现对钢外管(71)和不锈钢内管(72)的夹紧作用，且夹紧环(41)和钢外管(71)外侧与第二螺栓(42)接触的地方均局部铣有平台。
2.根据权利要求1所述的装置的成形工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)双金属复合管装夹，在复合管(7)的钢外管(71)与复合管夹紧装置(4)的夹紧环(41)上的螺纹孔相对的地方铣有半径稍大于螺纹孔径的平台，同时在夹紧环(41)的外侧开螺纹孔的地方也铣有平台，利用在夹紧环(41)外部均布的第二螺栓(42)对钢管(81)和不锈钢管(82)进行装夹； 2)向高压液体喷射装置(2)的高压旋转接头(20)的入口处通入高压高速的液体，该高压高速液体将流经旋转管(22)、长度可调的钢管及高压液体喷射管(25)后喷射在不锈钢内管(72)的内壁上使其产生局部塑性变形，且在钢外管(71)上产生弹性变形，则喷射结束后，被喷射处将产生紧密结合，完成喷射的液体将在重力作用下流入到液体收集装置(6)中，并通过液体收集装置￠)的软管流入底座(10)的油腔(100)内，最终通过底座(10)的油腔孔(101)排出，经过滤后可循环使用； 3)开启旋转装置(3)，由旋转装置(3)带动旋转管(22)作旋转运动，旋转管(22)—端连接高压旋转接头(20)实现自由旋转，另一端连接长度可调的钢管及高压液体喷射管(25)，则带动高压液体喷射管(25)作旋转运动，直到流经高压液体喷射管(25)的液体将在不锈钢内管(72)及钢外管(71)上产生一圈均匀的塑性变形及弹性变形； 4)开启复合管水平移动装置(I)，由复合管水平移动装置(I)带动复合管支撑装置(5)作直线运动，进而带动被复合管夹紧装置(4)夹紧的不锈钢内管(72)及钢外管(71)作直线运动，直到进入不锈钢内管(72)及钢外管(71)的下一个待成形部位； 5)重复开启旋转装置(3)和复合管水平移动装置(I)对不锈钢内管(72)及钢外管(71)进行周向渐进和轴向渐进复合成形，直到完成整个复合管的渐进塑性复合成形，并最终形成质量优异的复合管(7)。
【文档编号】B21C37/06GK104128386SQ201410373292
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】赵升吨, 王永飞, 张晨阳, 李泳峄, 刘辰 申请人:西安交通大学