专利名称：钛及钛合金波纹管制造方法
技术领域：
本发明涉及波纹管的制造领域，更具体地讲，涉及钛及钛合金波纹管制 造方法。
背景技术：
我们知道，钛合金是一种性能良好的波纹管制造材料，其弹性、耐腐蚀 性等性能均适合制造波纹管，但目前制作波纹管的方法均不适合生产钛及钛 合金波纹管，波纹管的制作方法有液压成形、滚压成形、机械胀形、焊接成 形、沉积成形和超塑成形等方法。沉积成形方法只能生产镍材；焊接成形的 波纹管不能承受内压，因而不适合用于压力容器上使用；由于钛及钛合金的 冷变形抗力大、回弹严重、塑性不高，冷加工性能差，采用液压成形、滚压 成形和机械胀形等加工方法只能生产纯钛等塑性好的牌号，而且设备复杂， 废品率较高；本申请人参与的中国发明专利02121323.2公开了一种超塑成形 钛合金波纹管的生产技术，所述超塑成形方法利用很多钛合金具有天然超塑 性的方法进行生产，但也存在着以下缺点1.需要钛板材具有超塑性；2.成 形速度慢，成形温度高。所以只能生产具有超塑性的钛合金，而且生产率较 低，能耗高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种成形 精度高，能承受较大内压，设备简单、成品率高、成本低，加热温度低、成 形速度快，而且适应品种多的钛及钛合金波纹管制造方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是 一种钛及钛合金波纹管制 造方法，其特征是其是按下述步骤进行的a、将钛合金无缝管或焊管制成 一密封的管坯，并在一端留有充气口； b、将管坯装入多层模结构的模具中； c、将管坯加热至钛合金的热成形温度650 90(TC，低于超塑成形温度5(TC 以上；d、胀形过程向管坯内充入气体，充入气体的压力为0.8 2MPa，使管 坯向外胀形；e、在模具轴向施加压縮载荷，使各模块压合；f、继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5 5.0MPa，使管坯完全充满模具成形，最后 经冷却脱模即制成成品。
本发明在胀形过程中向管坯内充入的气体为惰性气体或氮气。在上述胀 形过程中向管坯内充入气体后，保压时间为10 60分钟。在上述充满过程中， 向管坯内加压后，保压时间5 30分钟。上述加工方法中还可使胀形过程和 合模过程同时进行。
本发明利用钛合金在高温下塑性良好这一性质，采用气压胀形和轴向加 载的方法生产钛及钛合金波纹管，从而为钛及钛合金波纹管制造提供了一种 经济、有效、实用的生产技术。对照现有技术，本发明适于制造几乎所有牌 号的钛及钛合金U形波纹管，其公称压力小于2.5MPa，其直径不受限制， 特别适于加工波深参数大的波纹管。本发明的制造方法与焊接制造相比，能 承受较大内压，而且成形精度高；与滚压成形和机械胀形相比，设备更简单、 成品率高、成本低；与超塑成形相比，加热温度低、成形速度快，而且适应 品种多。依照本发明，在波纹管加工过程中，由于加压胀形过程的压力一般 大于工作压力的几倍至十几倍，因此成形件不需进行压力检测，且不存在残 余压力；由于成形时的压力较小，因此模具的使用寿命长。
图1是本发明中模具和管坯组装后的示意图2是本发明中模具和管坯组装后装入热态气压成形机中的示意图； 图3是本发明中胀形完毕后的示意图； 图4是本发明中成形完毕后的示意图中的标号为l-压头，2-炉体，3-上模，4-中模，5-下模，6-管坯，6-1-充气口， 8-上盖，9-底板，11-支撑架，12-拉杆。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明一种钛及钛合金波纹管制造方法，其是按下述步骤进行的a、将 钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口； b、将管坯装 入多层模结构的模具中；c、将管坯加热至钛合金的热成形温度650 900°C (低于超塑成形温度5(TC以上)；d、向管坯内冲入气体，充入气体的压力为 0.8 2MPa，使管坯向外胀形；e、在模具轴向施加压縮载荷，使各模块压合；f、继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5 5.0MPa，使管坯完全充模， 最后经冷却脱模即制成成品。在胀形过程中向管坯内充入的气体为惰性气体 或氮气。在上述胀形过程中向管坯内充入气体后，保压时间为10 60分钟。 在上述充满过程中，向管坯内加压后，保压时间5 30分钟。上述加工方法 中还可使胀形过程和合模过程同时进行。具体实施例是 实施例1:
图1至4图示说明了钛合金波纹管制造的各个阶段。
参见图1，本实施例的管坯是采用1.5mm厚的Ti-6Al-4V退火态薄板制 成上下密封的管坯6，在管坯6下端有充气口 6-1。成形模具采用多层模结构 的模具，其模块数量为波纹数加l，下模5位于底板9上，上模3安装在上 盖8下，中模4采用分瓣式结构，以便于脱模。在安装前，将管坯6外表面 涂上高温抗氧化剂，以保护钛合金在高温下不被氧化，并在模具上与波纹管 接触处喷涂石墨粉，其目的一是降低模具与管坯的摩擦，改善壁厚均匀性-， 二是便于成形件脱模。然后将管坯6与模具组装在一起，首先将下模5与底 板9焊接在一起，将通气管10与管坯6的充气口6-1焊接在一起，并通过底 板间沟槽引出。再将分瓣式结构的中模4装配在一起，并套装在管坯6的外 面，最后安装上模3，并用拉杆12将上模3、中模4和下模5相连接，装配 后的模具和管坯6如图l所示。将装配后的模具和管坯送入热态气压成形机 中，放置在炉体2内部的支撑架11上，并开动热态气压成形机使压头1与上 盖板8相接触，如图2所示。将管坯6加热至钛合金Ti-6A1-4V的热变形温 度80(TC，并保温15分钟。胀形过程中向管坯6内充入的气体为氩气，其压 力为l.OMPa，并保压2分钟，使管坯6产生合适的塑性变形，此时管坯6 的单波母线长略小于所加工波纹管的单波母线长，参见图3。胀形阶段筒体 内部成形压力的大小和加压时间之间要协调，如成形压力低，加压时间短， 则在模具压合后，波尖部分远离模具，继续胀形造成局部壁厚减薄量过大， 波纹管壁厚不均匀，反之当成形压力高、加压时间长，这样引起筒体变形量 过大以致不能合模。在合模过程中使热态气压成形机的压头1缓慢向下压， 使上模3、中模4、下模5压合。在成形过程中，继续向管坯6内加气压至 4.0MPa，并保压10分钟，使管坯完全充模，参见图4。最后充满阶段气压要 合适，如气压过大，易使上、中、下模合不严，影响成形件的精度，如气压过小，则导致强度高焊缝处充模不足。最后的步骤是放出成形的波纹管7内
的氩气，抬起压头l，在炉体2内冷却至室温，并出炉脱模。 实施例2
本实施例的管坯是采用1.2mm厚的纯钛TA5退火态薄板制成上下密封 的管坯6，本实施例与实施例1的步骤基本相同，不同的是胀形和充满时的 加工参数与实施例1有所不同，在将装配后的管坯6送入热态气压成形机中 之后，下一步是将管坯6加热至纯钛的热变形温度780'C，并保温15分钟。 胀形过程中向管坯6内充入的气体为氩气，其压力为0.9MPa，并保压3分钟， 使管坯6产生合适的塑性变形。在合模过程中使热态气压成形机的压头1缓 慢向下压，使上模3、中模4、下模5压合。在成形过程中，继续向管坯6 内加气压至3.5MPa，并保压10分钟，使管坯完全充模(同样参阅图4)，后 面的步骤和参数均与实施例1相同。
权利要求
1. 一种钛及钛合金波纹管制造方法，其特征在于其按下述步骤进行a、将钛或钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口；b、将管坯装入多层模结构的模具中；c、将管坯加热至钛或钛合金的热成形温度；d、胀形过程，向管坯内充入气体，充入气体的压力为1～1.5MPa，使管坯向外胀形；e、合模过程，在模具轴向施加压缩载荷，使各模块压合；f、继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5～5.0MPa，使管坯完全充满模具成形，最后经冷却脱模即制成成品。
2、 根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于所述热 成形温度介于650 900。C之间。
3、 根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于胀形过 程中向管坯内充入的气体为惰性气体或氮气。
4、 根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于所述胀 形过程中向管坯内充入气体后，保压1 15分钟。
5、 根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的的制造方法，其特征在于所述 成形过程中，向管坯内加压后，保压5 20分钟。
6、 根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于在装模 前，将管坯外表面涂上高温抗氧化剂，并在模具上与波纹管接触处喷涂石墨 粉或其它高温润滑剂。
全文摘要
本发明涉及一种钛及钛合金波纹管制造方法，其按下述步骤进行a.将钛或钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口；b.将管坯装入多层模结构的模具中；c.将管坯加热至纯钛或钛合金的热成形温度；d.向管坯内充入气体，充入气体的压力为1～1.5MPa，使管坯向外胀形；e.在模具轴向施加压缩载荷，使各模块压合；f.继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5～5.0MPa，使管坯完全充满模具成形，最后经冷却脱模即制成成品。本制造方法成形精度高，能承受较大内压，设备简单、成品率高、成本低，加热温度低、成形速度快，而且适应品种多，可制造几乎所有牌号的钛及钛合金波纹管。
文档编号F16L9/00GK101418878SQ200810159458
公开日2009年4月29日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者崔令江, 张凯锋, 刚 王 申请人:刚 王