专利名称：一种双金属t形三通管件的冷成形方法
技术领域：
本发明属于金属管件加工技术领域，主要涉及一种双层金属T形三通管件的冷成 形方法。
背景技术：
管路输运是一种可靠、经济、方便且无污染的方法，被广泛应用在能源的输送方 面。常规的输送管道多为单层管，普遍存在着由于硬度、耐磨性及耐腐性较差而导致的泄露 问题。尽管部分管道采用了内部涂覆耐腐蚀及耐磨损涂层的方法，但涂层与基体单层管的 结合强度不高，并且涂覆工艺复杂，成本较高。双金属复合管是根据使用要求采用特殊性能 材料作为内衬与普通金属结构材料复合。对于实际工况的耐磨及耐腐蚀的要求，可以采用 具有耐磨及耐腐蚀性金属直接与基管复合，也可采用某些金属与基管先复合，然后对覆层 金属氧化制备氧化物陶瓷涂层，从而提高管路的耐磨损与耐腐蚀性。总之，与单材质金属管 相比，复合管兼备两种材料的特性，既能满足对强度和刚度性能的要求，也能够满足特殊服 役条件下对耐磨、防腐等性能，因此双金属管在石油、化工、核电、航空及航天等工业部门有 着广泛应用。在上述特殊的复合管路系统中，双金属T形三通是一类重要的管件。采用对金属 复合管直接整体塑性胀形是一种极其重要的方法。因整体成形，综合力学性能优越。但双 金属复合管是由两种不同金属复合而成，其塑性变形具有较高的难度，常出现开裂甚至分 层等缺陷，其变形规律相对于单层管复杂许多。在复合管塑性成形的数值模拟及试验研究方面，有部分学者已经进行了初步研究 工作。2006 年，Islam M D 等(Journal of Materials Processing Technology, 2006,174, 394-398)用ANSYS软件模拟了黄铜-铜X型四通管件的成形过程，并用试验验证了模拟结 果的准确性，证明了双层材料液压胀形加工的可行性。但是黄铜-铜双层管在变形前为分 离状态，在变形后为紧配合，在使用的过程中难免会产生分层或剥落的情况。由现有研究可 知，对于采用双金属复合管制备形状复杂的T形三通管件尚未涉及。故研究双金属复合管 的塑性成形新方法，制备形状复杂的复合管件具有重要意义。
发明内容
本发明为解决内高压成形过程中主管端部开裂分层、径向严重变形、局部严重堆 积、支管高度较小的问题，研制一种双层金属T形三通管件的冷成形方法。本发明的技术方案是对双金属复合管进行下料，对复合管的覆层进行清洁，去除 内表面的附着物。然后将双金属复合管置于成形模具的下模中并进行定位；分别将两个阶梯轴冲头的细端分别从双金属复合管的两端伸入；上模和下模闭合 后，从阶梯轴冲头上的孔通入高压液体，阶梯轴冲头挤压双金属复合管的两端，在阶梯轴 冲头与成形模具的作用下，使双金属复合管一次成形或多次成形为双金属T形三通管件半 成品；
对双金属T形三通管件实施脱模；对双金属T形三通管件半成品进行整形、倒坡 口、酸洗、钝化、研磨以及喷砂处理，最终制备出双金属T形三通成品。所述阶梯轴冲头粗端径向尺寸与双金属复合管外径相等，阶梯冲头细端的尺寸与 双金属复合管内径间隙配合，阶梯轴冲头顶面至底面有一通孔。所述T形三通管件的模具为三通管成形模具，其对应管件大变形部位的型面为平 面状。 所述高压液体为30MPa-200MPa液压油。所述在多次成形的过程中在每次成形结束后要经过退火处理才能再次成形。本发明的优点和效果在于1、通过新型阶梯轴冲头尺寸及成形模具的设计和优 化，充分提高了现有设备的利用率，不需要重复投资；2、成形后的双金属T形三通管件层间结合良好且壁厚相对均勻。另外，采用此方 法制备双金属T形三通管件生产效率高；适宜大规模生产和实际工程应用。
图1、本发明制备双金属T形三通管件剖面图；图中1为阶梯冲头，2为成形模具、3为双金属T形三通管件半成品；
具体实施例方式下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范 围不局限于所述实施例。实施例1对双金属复合管进行下料，对双金属复合管的覆层进行清洁，去除内表面的附着 物。然后将双金属复合管置于成形模具2的下模中并进行定位；分别将两个阶梯轴冲头1的细端全部伸入双金属复合管的两端；上模和下模闭合 后，从阶梯轴冲头1上的孔通入30MPa液压油，双金属复合管在液压油胀形力的作用下形成 支管，为了向支管处补充材料，阶梯轴冲头1挤压双金属复合管的两端，在阶梯轴冲头1与 成形模具2的作用下使双金属复合管一次成形为双金属T形三通管件半成品3 ；对双金属T形三通管件半成品3实施脱模，对其进行整形、倒坡口、酸洗、钝化、研 磨以及喷砂处理，最终制备出符合要求的双金属T形三通管件成品。所述阶梯轴冲头1粗端径向尺寸与双金属复合管外径相等，阶梯冲头1细端的尺 寸与双金属复合管内径间隙配合，阶梯轴冲头1顶面至底面有一通孔。所述T形三通管件的成形模具为三通管成形模具，其对应管件大变形部位的型面 为平面状，可有效减小材料流向支管的阻力。实施例2对双金属复合管进行下料，对双金属复合管的覆层进行清洁，去除内表面的附着 物。然后将双金属复合管置于成形模具2的下模中并进行定位；分别将两个阶梯轴冲头1的细端全部伸入双金属复合管的两端；设定内压力的加 载路径、冲头的进给位移，将阶梯冲头1的进给位移设定为总的进给位移的二分之一。合模 后，从阶梯冲头ι中心的孔通入115MPa液压油，双金属复合管在液压油胀形力的作用下形成支管，为了向支管处补充材料，冲头挤压双金属复合管的两端，在阶梯轴冲头1与成形模 具2的综合作用下双金属复合管沿着具有平面特征的成形模具发生塑性变形，直至胀形过 程结束；向上开启上模，取出半成品双金属管件进行退火处理。将退火后的半成品管件，再 次放入模具中，设定阶梯冲头1的进给位移设定为总的进给位移，进行第二次成形。将得到 合格的双金属T形三通管件半成品3。对双金属T形三通管件半成品3实施脱模；对其进行整形、倒坡口、酸洗、钝化、研 磨以及喷砂处理，最终制备出符合要求的双金属T形三通成品。所述阶梯轴冲头1粗端径向尺寸与双金属复合管外径相等，冲头细端1的尺寸与 双金属复合管内径间隙配合，阶梯轴冲头1顶面至底面有一通孔。所述T形三通管件的成形模具为三通管成形模具，其对应管件大变形部位的型面 为平面状，可有效减小材料流向支管的阻力。所述在两次成形的过程中在每次成形结束后要经过退火处理才能再次成形。实施例3对双金属复合管进行下料，对双金属复合管的覆层进行清洁，去除内表面的附着 物。然后将双金属复合管置于成形模具2的下模中并进行定位；分别将两个阶梯轴冲头1的细端全部伸入双金属复合管的两端；设定内压力的加 载路径、冲头的进给位移，将阶梯冲头1的进给位移设定为总的进给位移的三分之一。合模 后，从阶梯冲头1中心的孔通入高压液体，双金属复合管在高压液体胀形力的作用下形成 支管，为了向支管处补充材料，冲头挤压双金属复合管的两端，在阶梯轴冲头1与成形模具 2的综合作用下双金属复合管沿着具有平面特征的成形模具发生塑性变形，直至胀形过程 结束；向上开启上模，取出半成品双金属管件进行退火处理。将退火后的半成品管件，再次 放入模具中，设定阶梯冲头1的进给位移设定为总的进给位移的三分之二，进行第二次成 形。如此反复成形三次，将得到双金属T型T形三通管件半成品3。对双金属T型T形三通管件半成品3实施脱模；对其进行整形、倒坡口、酸洗、钝 化、研磨以及喷砂处理，最终制备出符合要求的双金属T形三通管件成品。所述阶梯轴冲头1粗端径向尺寸与双金属复合管外径相等，阶梯冲头1细端的尺 寸与双金属复合管内径间隙配合，阶梯轴冲头1顶面至底面有一通孔。所述T形三通管件的成形模具为三通管成形模具，其对应管件大变形部位的型面 为平面状，可有效减小材料流向支管的阻力。所述在多次成形的过程中在每次成形结束后要经过退火处理才能再次成形。实施例4 16一种双金属T形三通管件的冷成形方法，所涉及的原料、参数及成形次数见表1， 一次成形的实施例步骤及方法同实施例1，两次成形的实施例步骤及方法同实施例2，三次 成形的实施例步骤及方法同实施例3。表1实施例4 16中涉及到的原料参及成形次数。
权利要求
一种双金属T形三通管件的冷成形方法，其特征在于该方法包括以下步骤(a)将双金属复合管置于成形模具(2)的下模中并进行定位；(b)将两个阶梯轴冲头(1)的细端分别从双金属复合管的两端伸入；(c)上模和下模闭合，从阶梯轴冲头(1)上的孔通入高压液体，阶梯轴冲头(1)挤压双金属复合管的两端，在阶梯轴冲头(1)与成形模具(1)的作用下，使双金属复合管一次成形或多次成形为双金属T形三通管件半成品(3)；(d)对双金属T形三通管件半成品实施脱模，然后对其进行整形、倒坡口、酸洗、钝化、研磨以及喷砂处理，制备出双金属T形三通管件。
2.根据权利1所述一种双金属T形三通管件的冷成形方法，其特征在于，所述阶梯轴冲 头(1)粗端径向尺寸与双金属复合管外径相等，阶梯冲头(1)细端的尺寸与双金属复合管 内径间隙配合，阶梯轴冲头(1)顶面至底面有一通孔。
3.根据权利1所述一种双金属T形三通管件的冷成形方法，其特征在于，所述成形模具 (2)为三通管成形模具，其对应管件大变形部位的型面为平面状。
4.根据权利1所述一种双金属T形三通管件的冷成形方法，其特征在于，所述高压液体 为 30MPa-200MPa 液压油。
5.根据权利1所述一种双金属T形三通管件的冷成形方法，其特征在于，所述在多次成 形的过程中在每次成形结束后要经过退火处理才能再次成形。
全文摘要
一种双金属T形三通管件的冷成形方法，对复合管直接采用整体成形工艺制备复合三通管件，并且在成形过程中采用阶梯式冲头及两侧具有平面的模具型面，从而提高了双金属复合管件的成形性能，解决了各种工艺制备的金属复合管在内高压成形过程中主管端部开裂分层、径向严重变形、局部严重堆积、支管高度较小的问题。本发明的特点是生产效率高、成本低，复合管的端部开裂及局部材料径向堆积得以完全消除，壁厚分布均匀，表面无划伤。
文档编号B21C37/29GK101927277SQ20091026454
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者郭训忠, 陶杰 申请人:南京航空航天大学