一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法与流程

本发明属于热压成形技术领域，特别涉及一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法。

背景技术：

双相不锈钢同时包含有铁素体和奥氏体两相组织，使其同时具有铁素体钢和奥氏体钢的特性。其具有的优良特性主要包括：1)优异的耐应力腐蚀性能和高的耐酸腐蚀性能；2)特别良好的耐孔蚀性能和耐缝隙腐蚀性能；3)良好的耐疲劳腐蚀和磨损腐蚀性能；4)良好的综合力学性能；5)良好的可焊性能等。超大尺寸三通管是工程管路系统的重要组成部分，在现代管件生产的份额中占有很大的比例，其不仅可以改变管路中介质流动的方向，而且可以提高管路柔顺性，缓解管件振动和约束力，补偿热膨胀所带来的负效应，从而对提高整个管路系统的稳定性起着重要的作用。

现有的超大尺寸三通制造方法主要包括单纯热压法及成形成t形三通后再对夹角实施调整的方法。中国专利cn102139438b公开了一种三通管热压成形法，其采用对焊接成形的管坯进行直接热压的成形方法。采用这种方法成形三通管时，通常会存在支管高度较低的缺陷。中国专利cn100445627c公开了一种y形热压三通的成形方法，该方法采用先将管坯热压制成t形三通，再对加热后的t形三通主管与支管之间的夹角进行调整的方法制得了y形三通。该方法容易导致三通主管与支管过渡处的材料严重变形，并且造成截面畸变，进而导致整体壁厚分布不均。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题在于克服上述的缺陷，提供一种壁厚均匀，主管与支管连接处过渡圆滑的超大尺寸双相不锈钢三通的成形方法。

本发明的技术方案如下：

一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法，包括以下步骤：

1)、将坯料压扁，坯料截面呈椭圆形，增大压扁后的坯料感应加热面积，以利于更多的材料参与变形；

2)、热压成形之前向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4)；

3)、热压成形时上模(1)沿径向对坯料进行压制；同时，轴向补料推杆(5)沿轴向推动材料向支管流动；成形过程中，轴向补料和径向压制同时进行；

4)、热压成形后拔制过程分多个道次完成，每次所用拔制工具的拔制芯的外径逐渐减小。

所述的成形方法，所述步骤1)中坯料加热的面积占坯料总面积的3/4。

所述的成形方法，所述步骤1)中感应加热温度范围为1000℃-1200℃。

所述的成形方法，所述步骤3)中控制上模径向压制的速度在8mm/s-20mm/s的区间内，轴向补料速度在10mm/s-20mm/s的区间内，以实现材料整体向支管方向流动。

所述的成形方法，所述步骤4)中所用的拔制工具包括可拆卸拉杆以及拔制芯，可拆卸拉杆与拔制芯之间采用螺纹连接，所述拔制芯为半圆球形。

所述的成形方法，所述步骤4)中三道次拔制过程中所用拔制芯的外径尺寸分别为0.75～0.8d，0.8～0.95d，d。

所述的成形方法，所述步骤3)，措施4)中在径向补料，轴向补料，多道次拉拔过程中，调节管坯变形量及应变速率，实现奥氏体向高温铁素体的转变诱导，成形后三通管中高温铁素体的含量不低于75％，支管高度不低于0.6倍的主管直径。

所述的成形方法，具体包括以下步骤：

第一步、根据所要成形的三通管的尺寸确定坯料(1)的尺寸，其中坯料直径为1.5～2倍的三通管主管直径d，坯料长度为1.5～1.75倍的三通管主管长度；

第二步、将坯料压扁，截面为近似椭圆形，截面椭圆短轴长度为三通管主管直径d；

第三步、对压扁后的坯料成形部位进行感应加热(加热温度1100℃)，坯料加热面分布在截面椭圆短轴的两侧，左侧全部加热，右侧仅加热与左侧相连接的一部分，总的加热面积占三通管总面积的3/4；

第四步、将感应加热后的坯料(3)放置在下模(2)上，其中，椭圆形的长轴垂直于下模，短轴水平，感应加热区域朝向下模放置以便于材料向下模上的支管流动；

第五步、闭合上模(1)，使其与坯料上表面恰好接触；

第六步、向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4)；

第七步、使密封装置(6)缓慢向坯料运动，同时持续向坯料内部填充准流态耐高温陶瓷介质直至密封装置(6)将充满耐高温陶瓷介质的坯料完全密闭；该步中密封装置包括坯料左右两个方向的密封挡板，将装满耐高温陶瓷介质的坯料密封于上模(1)及下模(2)之间；

第八步、启动液压设备，带动上模(1)沿长轴方向对坯料进行压制；同时，启动轴向补料推杆(5)，使其沿轴向推动坯料向支管流动；成形过程中，轴向补料和径向压制同时进行；

第九步、鼓包过程完成后，卸去上下模，取出鼓包后的管坯；

第十步、在管坯的鼓包位置切一小口，使拉拔工具的可拆卸拉杆穿过该小口，并与放置于管坯内部的拉拔工具的拔制芯通过螺纹相连；

第十一步、拔制过程分三道次完成，每次所用拔制芯的外径依次增大；

第十二步、对拔制后的三通管进行切边，表面清理操作，完成成形过程。

所述的成形方法，所述第八步中，径向压制速度为16mm/s，轴向补料速度为15mm/s。

所述的成形方法，所述第十一步中，每次所用拔制芯的外径分别为0.8d，0.95d，d。

有益效果：

1、本发明在超大尺寸三通管的成形过程中首次综合采用了：①径向补料与轴向补料同步进行；②管坯局部加热区域超过管坯总表面积的1/2；③管材内部施加内压的措施，实现了材料整体向支管方向流动，提高了主管及支管的壁厚均匀性。

2、本发明中设计了变拔制芯直径的多道次拉拔工具，提高了成形后支管的高度。

3、本发明中在径向补料、轴向补料以及局部拉拔过程中，调节变形量及应变速率，实现铁素体和奥氏体相变的双向转化诱导，通过诱导相变实现整体塑性的提高，实现铁素体和奥氏体的高温协同变形。

附图说明

图1、三通管热压成形装备示意图；

图2、坯料压扁示意图；

图3、鼓包拉拔示意图；

图中，1-上模、2-下模、3-压扁后的管坯、4-准流态耐高温陶瓷介质、5-径向补料推杆、6-密封装置、7-可拆卸拉杆、8-拔制芯；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

一种超大尺寸(三通主管公称直径≥dn700)双相不锈钢三通整体成形方法，包括以下步骤：

第一步、根据所要成形的三通管的尺寸确定坯料(1)的尺寸，其中坯料直径为1.5～2倍的三通管主管直径d(外径)，坯料长度为1.5～1.75倍的三通管主管长度；

第二步、将坯料压扁，截面为近似椭圆形，截面椭圆短轴长度为三通管主管直径d；

第三步、对压扁后的坯料成形部位进行感应加热，坯料加热面分布在截面椭圆短轴的两侧，左侧全部加热，右侧仅加热与左侧相连接的一部分，总的加热面积占三通管总面积的3/4，感应加热温度为1100℃；

第四步、将感应加热后的坯料(3)放置在下模(2)上，其中，椭圆形的长轴垂直于下模，短轴水平，感应加热区域朝向下模放置以便于材料向下模上的支管流动；

第五步、闭合上模(1)，使其与坯料上表面恰好接触；

第六步、向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4)；

第七步、使密封装置(6)缓慢向坯料运动，同时持续向坯料内部填充准流态耐高温陶瓷介质直至密封装置(6)将充满耐高温陶瓷介质的坯料完全密闭。该步中密封装置包括坯料左右两个方向的密封挡板，将装满耐高温陶瓷介质的坯料密封于上模(1)及下模(2)之间；

第八步、启动液压设备，带动上模(1)沿长轴方向对坯料进行压制。同时，启动轴向补料推杆(5)，使其沿轴向推动坯料向支管流动。成形过程中，轴向补料和径向压制同时进行，径向压制速度为16mm/s，轴向补料速度为15mm/s；

第九步、鼓包过程完成后，卸去上下模，取出鼓包后的管坯；

第十步、在管坯的鼓包位置切一小口，使拉拔工具的可拆卸拉杆穿过该小口，并与放置于管坯内部的拉拔工具的拔制芯通过螺纹相连；

第十一步、拔制过程分三道次完成，每次所用拔制芯的外径分别为0.8d，0.95d，d。

第十二步、对拔制后的三通管进行切边，表面清理操作，完成成形过程。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。