专利名称：在管子上加工喇叭口的方法和用于形成喇叭口的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种，通过优选使管端在多步或一步扩口中在直径上形成大的突变，而在优选由铜或钢或Cu、Ni和Fe的合金制成的管子上加工喇叭口的方法。为了实现所述扩口，管端沿轴向被引入扩口工具。本发明还涉及一种用于加工这样一种类型的喇叭口的装置。
在用管子加工铜或钢配件(fittings)时，优选通过使管子部分进行阶梯式扩口形成管端的喇叭口。在对管子进行扩口的过程中，在每个必须步骤中，壁厚减小。例如，已经发现在管子的标称宽度大于50mm并且壁厚为2.7mm的情况下，在两步扩口之后，壁厚仅为2.4mm。在出现最薄壁厚的最后扩口步骤中，管端一般向内折边以确保在随后的管子连接过程中在凸缘后部获得对密封部件的足够支撑。随后，配件在凸缘位置和在密封部件区域承受最大的应力；在最坏的情况下，这可能导致发生泄漏。由于壁厚很薄，如果喇叭口在附
图1中“A”所指示的位置向外弯曲，那么就可能发生泄漏。在常规的加工方法中，仅仅能够通过开始时选择更大壁厚的管子来防止由于向外弯曲导致的泄漏。因此，对于正常的非扩口部分，管子的尺寸必须超过一定程度以确保扩口部分能够承受所需载荷。由于扩口，扩口部分具有更小的壁厚。
因此，本发明的目的在于提供一种加工管子喇叭口的方法和装置，同时无需增加所使用管子的壁厚。
该目的通过权利要求1和5所描述的技术方案得以实现。从属权利要求2至4包含方法步骤的有益补充。从属权利要求6至8中描述了根据本发明的装置的其它实施方式。
为了避免存在现有技术方法中的所讨论的问题，根据本发明的解决方案特别是与最后的扩口步骤一起或在单独的工作步骤中提供了管端的镦锻步骤，同时用扩口工具预定内径。在扩口过程中，外径受到镦锻装置和围绕管子的外部成形夹爪的限制。
特别是在管子由铜或Cu、Ni和Fe的合金制成的情况下，根据本发明的方法使得在为随后使用时需要对作用力的阻力的位置处实现壁厚的增加成为可能。壁厚的增加本质依赖于图2中所示的行程“X”。
已经发现，使临界区域的壁厚达到与原始管材相同的厚度是特别有利的。借助本发明的这样一种技术特征，原始管部分的壁厚可以小一定的数值，由于镦锻步骤的结果，该减少的壁厚可以得到增加。按照这样的方式可以节省巨大的材料费用。根据权利要求5，根据本发明用于在管端使用所述方法加工喇叭口的装置包括-能够被轴向引入到管端中并且具有一个或多个限定管端后续内径的锥形部分和圆柱部分的扩口工具，-一个或多个具有限定管端后续外径的锥形部分和圆柱部分的成形夹爪，和-具有大体上呈圆柱形结构的镦锻装置，在存在必要间隙的条件下，所述镦锻装置的最小内径与扩口工具的最大外径相一致并且所述镦锻装置具有大体上沿径向延伸的环形台肩，在镦锻步骤过程中，所述环形台肩能够轴向压靠在管端的端面上。
因此，通过扩口工具、成形夹爪和镦锻装置之间的协同作用，可以形成优选多步扩大的管喇叭口。所述镦锻工具本质上包括一个具有用于接收扩口的管端的内部环形凹进部分并且轴向压靠在管端端面上的圆柱管。优选在需要增加壁厚的区域提供凹进部分和成形夹爪的内径并且以这样的方式彼此协调以便于根据预定的行程获得所需要的壁厚，就是说，根据镦锻装置和成形夹爪之间的相对位移。
下面，结合附图1和附图2以一种示范的方式对本发明进行更详细的描述，其中图1为根据本发明在管子1上加工出的喇叭口的构造的截面图。
图2为在管端扩口和镦锻步骤过程中根据本发明的装置的主要部分的截面图。
图1中所示的加工过的管子1具有与原始管材壁厚一致的壁厚d1。在进行两步扩口之后，管子具有第一锥形部分5、邻接的具有根据扩口程度相对于壁厚d1减小的壁厚d7的第一圆柱部分7、第二锥形部分6，邻接的第二圆柱部分8和向内弯曲的凸缘9。第二圆柱部分8具有壁厚d8，该壁厚在提供凸缘9之前通过根据本发明的镦锻步骤增大至所需程度。壁厚d8应该至少等于壁厚d7。甚至已经发现将所述壁厚增大至壁厚b1是有利的。
在图2中，多步扩口工具2已沿轴向被压入管端。具有部分5至8的喇叭口的形状在内部通过扩口工具2的部分5’至8’形成和在外部通过成形夹爪3(shaping shoe)的部分5”至8”形成。为了使圆柱体部分8获得更大的壁厚，基本由圆柱管构成的镦锻装置4用内部台肩10被轴向压在管端上，而成形夹爪3与镦锻装置4之间的相对移动可具有一个最大行程X。镦锻装置4具有旨在用于接收管端部分8并且由圆柱部分11和台肩10形成的环形凹进部分。虽然根据本发明可仅仅在圆柱部分11轴向长度区域通过镦锻步骤足以对壁厚进行所需要的扩大，不过同时对成形夹爪3环绕的圆柱部分8的一部分加厚可能是有利的。
附图标记列表1管子2扩口工具3成形夹爪4镦锻装置51的锥形部分5’ 2的锥形部分5” 3的锥形部分61的锥形部分6’ 2的锥形部分6” 3的锥形部分71的圆柱部分7’ 2的圆柱部分7” 3的圆柱部分81的圆柱部分
8’ 2的圆柱部分8” 3的圆柱部分9凸缘10 4上的台肩11 4的圆柱部分X4的行程(最大)d1 1的壁厚d7 5的壁厚d8 8的壁厚
权利要求
1.一种，通过优选使管端在多步或一步扩口中在直径上形成大的突变，而在优选由铜、钢或Cu、Ni和Fe的合金制成的管子(1)上加工喇叭口的方法，其中所述扩口工具(2)被轴向引入到管端中，其特征在于，同时和/或随后将扩口工具(2)引入到管端中，管端的已扩口区域或需扩口区域通过沿轴向对管端施加作用力而被全部或部分镦锻，同时要被加工的管端外径受到一个或多个全部或部分围绕管端的成形夹爪(3)的限制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在管端多步扩口的情况下，只有需扩口的管端区域或具有最大直径的已扩口管端区域受到镦锻。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，需扩口的管端区域或已扩口的管端区域被镦锻达到这样一个程度，以至于镦锻部分的壁厚增加至管子剩余部分的壁厚或至少达到先前已扩口部分的壁厚。
4.如权利要求1，2或3所述的方法，其特征在于，所述镦锻管端向内形成凸缘以便于接收密封部件。
5.一种用于在管端使用如前述权利要求所述方法加工喇叭口的装置，包括-能够被轴向引入到管端中并且具有一个或多个限定管端后续内径的锥形部分和圆柱部分(5’，6’，7’，8’)的扩口工具(2)，-一个或多个具有限定管端后续外径的锥形部分和圆柱部分(5”，6”，7”，8”)的成形夹爪(3)，和-具有大体上呈圆柱形结构的镦锻装置(4)，在存在必要间隙的条件下，所述镦锻装置的最小内径与扩口工具(2)的最大外径相一致并且所述镦锻装置具有大体上沿径向延伸的环形台肩(10)，在镦锻步骤过程中，所述环形台肩能够轴向压靠在管端的端面上。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在其朝向管端的侧面上，扩口工具(2)具有一个与台肩(10)邻接并且其内径限定管端圆柱部分(8)的扩大外径的最大直径的圆柱部分(11)，在镦锻步骤后达到所述最大外径。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述圆柱部分(11)的内径与成形夹爪(3)的最大内径相一致。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述圆柱部分(11)的轴向长度大于或等于具有最大内径的成形夹爪(3)的圆柱部分的长度。
全文摘要
本发明涉及一种通过优选使管端在多步或一步扩口中在直径上形成大的突变，而在优选由铜、钢或Cu、Ni和Fe的合金制成的管子(1)上形成连接的方法，所述扩口工具(2)被轴向引入到管端中。本发明的特征在于，同时和/或随后将扩口工具(2)引入到管端中，管端的已扩口区域或需扩口区域通过沿轴向对管端施加作用力而被全部或部分镦锻，同时要被加工的管端外径受到一个或多个全部或部分围绕管端的成形夹爪(3)的限制。本发明还涉及一种根据所述方法在管端形成连接的装置。
文档编号B21D41/02GK1886210SQ200480035337
公开日2006年12月27日 申请日期2004年9月22日 优先权日2003年11月28日
发明者W·威格纳(琼), W·鲍尔 申请人:威齐格及弗兰克有限责任公司