一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法

一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法，以双管嘴管道为例，包括：确定热挤压成形后未进行机加工的双管嘴管道各部分的尺寸；确定初始管坯的尺寸；确定预制孔中心的位置及孔径大小；确定完成第二管嘴的热挤压成形所需要的除完氧化皮的带预制孔管坯沿轴向的压缩量；确定继续完成第一管嘴的热挤压成形所需要的管坯沿轴向的压缩量；确定热挤压模具关键部位的尺寸参数；选择热挤压模具的结构形式；确定挤压力能参数及选择成形设备；确定双管嘴管道热挤压成形过程的工艺流程。根据本发明的方法可直接成形管道内孔及管嘴内孔，提高管嘴处的结构强度，改善金属力学和组织性能，缩短制造周期、提高材料利用率。
【专利说明】一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法【技术领域】
[0001]本发明属于多管嘴管道制造领域，涉及一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法。
【背景技术】
[0002]大型多管嘴管道是核电、火电、石油化工等工业领域中的重要设施部件。
[0003]目前，制造大型多管嘴管道有以下两种方法。一种方法是采用自由锻和机加工去除材料相结合的手段，即首先将实心坯料自由锻造成形得到局部带有实心凸台的管道轮廓的实心毛坯，然后对实心毛坯进行机加工得到管道内孔以及管嘴内孔。这种方法生产效率低下、材料利用率很低、加热火次多工艺繁复、管道组织性能差且能量消耗高。另一种方法是基于拉拔工艺对管坯多次加热拔制管嘴。这种方法不仅增加了能耗和生产成本，而且成形后产品性能不稳定，质量难以保证。以上方法都存在一定的不足，不是制造大型多管嘴管道的理想技术。
[0004]因此，研究一种大型多管嘴管道成形工艺制定及模具设计方法意义重大。

【发明内容】

[0005]本发明要解决的技术难题是提供一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法，所述方法每个管嘴只需一次热挤压即可成形完毕，按顺序依次完成各个管嘴的热挤压成形。该方法生产效率高、材料利用率高、中间加热火次少、组织性能易于保证、能耗低且质量性能稳定。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
[0007]—种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法，以大型双管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法为例，具体如下:
[0008]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”分别对应“左(上)”、“右(下)”，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0009]步骤1:由双管嘴管道成品件各部分的尺寸考虑机加工余量即可得到热挤压成形后未进行机加工的双管嘴管道各部分的尺寸:内径d5为Cltl与d5的机加工余量之差、外径D5为Dtl与D5的机加工余量之和、长度L1为Ltl与L1的左、右端面的机加工余量之和，第一管嘴的内径d3为Cl1与d3的机加工余量之差、外径D3为D1与D3的机加工余量之和、高度h3为h!与h3的机加工余量之和，第二管嘴的内径d4为d2与d4的机加工余量之差、外径D4为D2与D4的机加工余量之和、高度h4为h2与h4的机加工余量之和，第一、第二管嘴中心距管道最右(下)端的距离I3为I1与L1的右端面的机加工余量之和、I2为Itl与L1的右端面的机加工余量之和，第一、第二管嘴外径与管道外径交接处过渡圆角半径r3为r1与r3的机加工余量之差、r4为r2与r4的机加工余量之差，其中，双管嘴管道成品件各部分的尺寸:管道内径Cltl、外径Dtl、长度Ltl，第一管嘴的内径Cl1、外径D1、高度Ii1，第二管嘴的内径d2、外径D2、高度匕，第一、第二管嘴中心距管道最右(下)端的距离Ip Itl，第一、第二管嘴外径与管道外径交接处过渡圆角半径A、r2。
[0010]步骤2:开有双预制孔的管坯预热完成后会在其端面、内表面、外表面以及预制孔的内表面产生不同厚度的氧化皮，又因为开有双预制孔的管坯去除氧化皮后的体积与热挤压成形后未进行机加工的双管嘴管道的体积相等，所以可以得到初始管坯内径d6为d5与内表面氧化皮厚度之差，外径D6为D5与外表面氧化皮厚度之和，长度L2为:
【权利要求】
1.一种大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法，其特征在于，以大型双管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法为例，包括以下步骤: 步骤1:由双管嘴管道成品件各部分的尺寸考虑机加工余量即可得到热挤压成形后未进行机加工的双管嘴管道各部分的尺寸:内径d5为Cltl与d5的机加工余量之差、外径D5为Dtl与D5的机加工余量之和、长度L1为Ltl与L1的左、右端面的机加工余量之和，第一管嘴的内径d3为Cl1与d3的机加工余量之差、外径D3为D1与D3的机加工余量之和、高度h3为Ii1与h3的机加工余量之和，第二管嘴的内径d4为d2与d4的机加工余量之差、外径D4为D2与D4的机加工余量之和、高度h4为h2与h4的机加工余量之和，第一、第二管嘴中心距管道最右(下)端的距离I3为I1与L1的右端面的机加工余量之和、I2为Itl与L1的右端面的机加工余量之和，第一、第二管嘴外径与管道外径交接处过渡圆角半径r3为r4与r3的机加工余量之差、r4为r2与r4的机加工余量之差，其中，双管嘴管道成品件各部分的尺寸:管道内径(Itl、外径D。、长度Ltl,第一管嘴的内径Cl1、外径D1、高度Ii1，第二管嘴的内径d2、外径D2、高度h2，第一、第二管嘴中心距管道最右(下)端的距离Ip Itl，第一、第二管嘴外径与管道外径交接处过渡圆角半径I^r2 ； 步骤2:开有双预制孔的管坯预热完成后会在其端面、内表面、外表面以及预制孔的内表面产生不同厚度的氧化皮，又因为开有双预制孔的管坯去除氧化皮后的体积与热挤压成形后未进行机加工的双管嘴管道的体积相等，所以可以得到初始管坯内径(16为(15与内表面氧化皮厚度之差，外径D6为D5与外表面氧化皮厚度之和，长度L2为:
2.根据权利要求1所述的大型多管嘴管道热挤压成形工艺制定与模具设计方法，其特征在于，对于多管嘴管道热挤压成形，工艺制定与模具设计方法与权利要求1所述方法一致，由最后一个管嘴到第一管嘴依次挤压成形，成形其余管嘴处的挤压模选择外圈与圆柱体嵌套式组合挤压模，成形最后一个管嘴处的挤压模选择台阶式圆柱体挤压模，挤压筒选择开有侧孔的组合式空心圆筒 。
【文档编号】B21C37/06GK103537509SQ201310523169
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】孙朝阳, 周庆军, 刘超, 黄杰, 杨竞, 张清东 申请人:北京科技大学