一种金属薄壁异形方管加工方法与流程

本发明涉及异形管加工技术领域，具体涉及一种金属薄壁异形方管加工方法。

背景技术：

精密光学仪器因精度要求高，能量集中，常伴随局部光学仪器有大量的热产生，需要进行持续冷却，但因结构紧凑，空间狭小，需设计制造金属薄壁异形通水承压精密方管(壁厚通常为0.5mm)，以构造冷却系统。

目前在机械加工制造方管中，结构较大、精度较低的金属方管成形大多采用模具弯曲成形。基于现有的加工方式，对于0.5mm厚的薄壁方管，存在加工工艺要求较高，加工变形大，零件尺寸精度和形位精度不易控制，成品率较低等问题。

技术实现要素：

针对上述金属薄壁异形方管加工工艺要求高、加工变形大、精度不易控制、成品率低的技术问题，本发明提供了一种金属薄壁异形方管加工方法，加工得到的金属薄壁异形方管精度高、美观；为金属薄壁异形方管的大批量生产提供了保证，提高了成品质量的稳定性，制造的产品经济效益高。

本发明通过下述技术方案实现：

包括以下步骤：

根据所需金属薄壁异形方管的形状和尺寸，将不锈钢制成的包容块毛坯通过铣削加工的方式加工出符合加工要求的槽型主体，所述槽型主体包括与所需金属薄壁异形方管内部形状适配的凹槽；

在槽型主体的凹槽槽口内加工焊接坡口，在焊接坡口末端加工截面大于槽型主体的凹槽槽口0.1-0.3mm、深度为0.1-0.15mm的凹止口，用于盖板的安装和定位，并记录所述槽型主体的形状尺寸和位置尺寸；

根据所需金属薄壁异形方管的形状和尺寸，采用线切割的方式对不锈钢板进行切割，以切割出与所述槽型主体的凹槽槽口适配的盖板；

将所述盖板装配至所述槽型主体的凹槽槽口内，在双面氩气保护下，点焊盖板与槽型主体；

点焊后采用单面焊双面成形的方式焊接，密封盖板与槽型主体槽壁之间的缝隙，得到金属薄壁异形方管胚体；

将所述金属薄壁异形方管胚体进行校平，使得所述金属薄壁异形方管胚体大面的平面度≤0.1；

将校平后的金属薄壁异形方管胚体整体加热并保温，加热保温温度为560-580℃，升温速率控制在170±10℃/h，保温时长1h；

然后降温，降温速率小于260℃/h；

待炉温低于300℃后出炉，并在静止空气中继续冷却；

根据所述槽型主体的形状尺寸和位置尺寸，计算所需金属薄壁异形方管的外形尺寸相对于金属薄壁异形方管胚体的外形尺寸差，通过线切割的方式加工得到所需的金属薄壁异形方管；

对切割加工得到所需的金属薄壁异形方管进行校验，达到设计要求后，清洗合格品，并计量包装。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、将包容块毛坯通过铣削加工，加工出具有与金属薄壁异形方管适配的凹槽，有效解决了加工变形大的技术问题，使得加工时槽型主体的尺寸精度与形位精度均能得到有效保证，提高了零件合格率和效率。

2、槽型主体的凹槽设计了连接盖板的凹止口和焊接坡口，提高了盖板与槽型主体的位置精度、焊接技术要求低，从而提高了焊接合格率和焊接效率。

3、对金属薄壁异形方管胚体的热处理，保证了方管的物理特性，消除了因机械加工和焊接热变形产生的应力，零件成形后不易变形，有效提高了零件寿命。

4、采用线切割金属薄壁异形方管胚体，最后成形薄壁方管，避免了焊接后零件表面存在明显焊接痕迹、焊接质量无法控制、零件外观差的问题。

5、现有的加工方法相比，采用本发明的方法加工出的薄壁异形方钢管的成形精度高，并极大地提高了精密金属薄壁异形方管的成品合格率和加工效率，使得精密方管的品质一致性得到了有效保证，能够批量生产金属薄壁异形方管。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为槽型主体结构示意图；

图2为图1的b-b面结构示意图；

图3为图2的a部放大示意图；

图4为盖板结构示意图；

图5为薄壁异形方管后视图。

附图中各零部件名称：

1-包容块毛坯，2-槽型主体，3-通孔，4-凹槽，5-焊接坡口，6-凹止口，7-盖板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

可以理解的是，精密光学元件冷却系统水冷用的精密方管，通常采用金属制成以确保有良好的导热率，如铝合金、铜、碳钢、不锈钢等，而其中较为常用的是采用不锈钢，以防止方管生锈。因此本实施例以加工不锈钢金属薄壁异形精密方管为例，进行说明，包括以下步骤：

步骤1、根据所需加工的不锈钢金属薄壁异形方管的形状和尺寸，在包容块毛坯1(包容块毛坯的三维尺寸应当大于方管本体的三维尺寸，且有足够的加工余量)中铣削加工出所需加工的不锈钢金属薄壁异形方管适配的槽型主体2，所述槽型主体2包括凹槽4；

并在凹槽4的两端加工通孔3，在加工完成后通孔3则作为不锈钢薄壁异形方管的管口；

在凹槽4槽口依次加工焊接坡口5、凹止口6，所述凹止口6截面大于凹槽4槽口截面0.1-0.3mm，所述凹止口6的深度为0.1-0.15mm。

步骤2、测量并记录内腔加工后实际几何尺寸和位置尺寸，即槽型主体2的外形尺寸。

步骤3、采用线切割切割不锈钢板得到2.0mm的盖板7，通过制作与凹止口6截面尺寸相同的模板，将模板覆盖在不锈钢板上配作切割出盖板7，在切割时应当控制盖板7的形位精度。

步骤4、将槽型主体2和盖板7采用超声波清洗，去处零件表面油污及其他影响焊接的杂质。

步骤5、采用氩弧焊自动焊机或手工氩弧焊焊接槽型主体2和盖板7：

在双面氩气保护下，点焊盖板7与槽型主体2，四周均匀布焊点，点焊电流为55a；

然后单面焊双面成形，焊丝采用er308(h0cr20ni10ti)，直径焊接电流60a，焊接速度为80mm/min，钨极直径为喷嘴孔径为

在焊接过程中应当保证焊接区域熔融完全，焊接牢固，无气孔、焊渣，以密封盖板与槽型主体2的凹槽4槽壁之间的缝隙，得到不锈钢薄壁异形方管胚体；

需要说明的是，盖板7和槽型主体2所围成的空间即为不锈钢薄壁异形方管的内部空腔。

步骤6、校平：对不锈钢薄壁异形方管胚体进行校平，使不锈钢薄壁异形方管胚体大面的平面度≤0.1。

步骤7、热处理：采用整体热处理，对校平后的不锈钢薄壁异形方管胚体加热保温，加热保温温度为570℃，升温速率控制在170±10℃/h，保温时间1h；

降温时，降温速率小于260℃/h，炉温低于300℃后出炉，在静止空气中继续冷却。

步骤8、根据所述槽型主体2的形状尺寸和位置尺寸，计算所需不锈钢薄壁异形方管的外形尺寸相对于所需不锈钢薄壁异形方管胚体的外形尺寸差，通过线切割的方式切割掉槽型主体2多余胚体，加工得到所需的不锈钢薄壁异形方管；在切割时，一并将方管的安装法兰切割出来，即安装法兰和方管本体一体成型。

步骤9、检漏：给不锈钢薄壁异形方管充入0.7mpa的气体，并放入水中；

在大于2小时的时间内不泄露冒泡，且1小时的气压压降小于0.02mpa，则为合格品。

步骤10、检验合格后，清洗成品，计量包装。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。