专利名称:一种长金属管局部扩径装置的制作方法
本发明的装置适合较长金属管局部扩径，特别适合薄壁金属管的局部扩径，例如核电站使用的导向管。这种管子有一个以上的部位需要扩径，扩径部位一般说比较短，可以在管子中间或两端，不仅对扩径部位之间的间距精度要求高，而且对管子内径公差也有极高的要求。
金属管材扩径方法和使用的装置早已为人们所知。可以把要扩径的两端塞上塞子后放在一个模子里，然后通入有一定压力的流体，使管壁变形压向模壁而实现扩径，它不适合于长管局部扩径。
美国4418556专利文献提出一种长金属管的扩径装置。它由一个可拆式的管状模子和套筒式的夹紧器组成。模子由一个扩径腔和设置在扩径腔两侧的左右两个圆柱形支撑孔组成。一根芯杆装在金属管内，芯杆有一个内通孔可将外部的高压流体引入管内达到扩径的目的。使用这种装置扩径需要克服管子和模子间的摩擦力和管子与密封件间的摩擦力才能使管子向扩径腔收缩滑动顺利地完成扩径变形，这必然要提高流体压力或限制形变速度，容易造成扩径段的壁厚变薄而超公差或管外壁严重划伤和破裂而报废。这种装置只适合在直径不变管子的小扩径量和短扩径段的情况下扩径用。
在GB1351929和GB1349456文献中报导的管端头扩径用装置为一种多重可滑动的组合模具。压力源直接通入管子内腔，管子在受压扩径过程中沿长度方向收缩并带动组合滑动模具移动。这种模具不适用于长管任意部位的扩径，否则要根据管子长度加大装置长度，这显然会提高生产费用和增加加工的困难。该种装置一套模子只成型一种扩径规格，模具结构复杂，有较长的高压油腔，在扩径过程中，模子和活塞都要相对于环形凸块移动而且密封点多。
本发明的目的要设计和提出一种长金属管的局部扩径装置，在扩径过程中可以较显著降低模子和管子间的摩擦力，使管子在扩径时容易往扩径区滑动，减小扩径时所需要的流体压力、提高成型精度、保证管子的等壁厚、提高形变速度、提高成品率。
本发明的另一个目的是要设计和提出一种长金属管的局部扩径装置，适合较大变形量的扩径。
本发明的第三个目的是要提出一种结构简单、操作方便、成本低的长金属管的局部扩径装置。
本发明的第四个目的是要设计一种扩径装置，可以在一定范围内任意调整扩径区的长度。
最后一个目的是设计一种该装置用的芯杆，可适用于具有两种以上不同直径管坯的扩径及长扩径区的扩径。
本发明的扩径装置包括一套径向剖分的管状组合模、一根芯杆和一套夹紧器。管状组合模由变径模、直段模和移动模组成。变径模包括左(或右)支撑孔和左(或右)变径区。支撑孔的内径稍大于管子的原始外径，变径区的大直径端的尺寸等于和/或小于直段区的直径。直段模有圆柱形内孔作为扩径腔的直段区和移动模的插入区，其内径稍大于管子扩径后的外径，它的一端与变径模的大直径端相配合。移动模包括右(或左)支撑孔和右(或左)变径区，它的部分长度以动配合插入直段模内。使移动模的变径区、直段模的直段区和变径模的变径区构成所需的扩径腔。调节移动模插入直段模内的长度，可得到不同的扩径区长度。变径模、直段模和移动模的内孔是同心的。芯杆的直径稍小于管子原始内径，长度根据扩径区长短选定。芯杆有一内通孔，通孔由连通的水平部分和垂直部分组成。水平通孔的一端与外压力源相联，垂直通孔的一端与芯杆和管子之间的环形空间相通，并把压力流体引入该环形空间。芯杆的两侧有装密封件的环形槽位于扩径腔两侧之外。为了达到较好的密封效果，每侧最好有两个环形槽。
为使本发明适用于具有两种不同直径管坯的扩径，芯杆设计成组合式。组合芯杆由主杆和副杆组成，主杆和副杆的外径分别小于管子相应部分的原始内径。副杆上有环形槽，主杆上有内通孔和环形槽，两者采用可拆式连接，如螺纹连接、销钉连接等。根据管子直径可方便地选择各种直径的主、副杆组成所需的芯杆。
采用由上压块、卡子、V型导轨和螺钉组成的夹紧器位置可变，松紧可调，装拆方便，缩短操作时间，适合批量生产。
本发明的扩径装置中，由于采用有移动模的组合模，可明显地减小在扩径时管子向扩径区滑动所需克服的摩擦力。管子在扩径时，尤其是扩径量较大时，管子向扩径区收缩移动量也较大。用固定式模具管子向里收缩移动须同时克服密封件与管子内壁及模子内壁与管子外壁之间的摩擦力。而带移动模的组合模具中的管子外壁与移动模间是相对静止的，移动模和直段模之间又为动配合，其间摩擦力很小，可忽略不计，故只须克服密封件与管子内壁间的摩擦力，从而可提高形变速度、减小成型压力，避免因移动不及时管子补充不足而导致管子破裂的现象，保证成型精度，可适合较大变形量的扩径加工。延伸率为25-30%，抗拉强度为47-50kg/mm2的金属管材最大扩径量可达10-12mm。以Zr合金管为例可将Φ10mm的管坯顺利扩至Φ20mm。
本发明的扩径装置的另一优点是一付模具可用于扩不同扩径区长度的管子。调整移动模中的插入长度即可方便地实现在10～500mm范围内不同长度的扩径，并可在长管的任意部位上进行扩径。
在本发明的扩径装置中选用组合芯杆就可适用于具有两种不同直径管坯的扩径。
本发明的扩径装置结构简单，操作方便，成本低，采用上压块式的夹紧器更是装拆方便，缩短更换管坯的时间，适合批量生产。
本发明的扩径装置特别适用于核电站Zr合金管的成型，也可用于Cu和Cu合金，Ti和Ti合金，不锈钢及软态Nb、Ta合金或者其他金属或合金管。
通过下列附图，可更好地了解本发明装置的特点。
图1为本发明装置中组合模具和芯杆的组合体的剖面图。
图2为本发明装置的组合模具和夹紧器的装配图。
图3为本发明装置中的组合芯杆。
图4为本发明装置中组合模具和组合芯杆的组合体的剖面图。
下面是根据附图来解释发明的实施例。
一.一种金属直圆管的变径装置如图1所示。组合模具包括变径模(1)、直段模(2)、移动模(3)。移动模部分插入直段模中，变径模中的变径区(9)、直段模中的直段区(11)和移动模中的变径区(10)构成变径腔(14)。芯杆(4)插入管子(6)要扩径的部位。位于芯杆两侧凹槽(15)、(16)中的O型密封件(5)、(24)分别位于变径模和移动模的支撑孔(12)、(13)上，限定了芯杆和管子间的环形空间。按图2所示的相对位置用夹紧器将模具两端固紧，夹紧器包括上压块(17)、卡子(19)、V型导轨(20)和螺钉(18)。压力流体从芯杆的水平通孔(8)的一端(21)经垂直通孔(7)的端部引入环形空间，将管壁压向扩径腔壁而完成扩径工序。一种Φ12×0.4mm的Zr合金管，要求在30mm长度上扩径到Φ16×0.4mm。利用该装置扩径成型时，使用压力为500kg/cm2，而US 4418556报导的固定式模具将Φ11mm的管子扩径到Φ13mm使用的压力为800kg/cm2左右。四十多根Zr合金管扩径表明，没有发生管子破裂现象，无损超声探伤合格，扩径后管子内径公差小于±0.03mm。
二.使用例一的同样装置，将移动模固定在一定位置上，对一种Φ12×0.4mm的Zr合金管扩径到Φ16×0.4×200mm，可得到同样的效果。
三.要对具有Φ14和Φ10mm两种直径的管坯在变径段扩径到Φ16mm，可使用图3所示的组合芯杆。组合芯杆包括主杆(22)和付杆(23)。选用Φ13mm的付杆和Φ9mm的主杆，主、付杆之间用螺纹连接。按图4所示的位置将装有芯杆的管坯放在模子内，通入压力流体即可顺利地达到扩径目的。
权利要求
1.一种用于长金属圆管局部扩径装置，它包括径向剖分的管状模、芯杆和夹紧器。管状模由扩径腔(14)和设置在扩径腔两端的左右两个圆柱孔支撑段(12)(13)组成。扩径腔有左右两个变径区(9)(10)和一个直段区(11)，直段区的内径稍大于管子扩径后的外径，圆柱孔支撑段的内径略大于管子的原始外径。芯杆(4)有一内通孔，该通孔由水平部分和垂直部分组成，水平通孔的一端(21)与外压力源相连，垂直通孔(7)的一端与芯杆(4)和管子(6)之间的环形空间相通，并把压力流体引入该环形空间，芯杆的外径小于管子的原始内径，芯杆的两侧有装密封件的环形凹槽(15)(16)，凹槽位于变径区(9)(10)两侧之外，本发明的特征是所说的管状模为组合模，由变径模(1)、直段模(2)和移动模(3)三部分组成。所说的变径模包括左(或右)支撑段(12)和左(或右)变径区(9)；所说的直段模有圆柱形内孔，作为扩径腔的直段区和移动模的插入区；所说的移动模包括右(或左)支撑段(13)和右(或左)变径区(10)。直段模的一端与变径模相配合，另一端以动配合套在移动模外，使移动模的变径区(10)，直段模的直段区(11)和变径模的变径区(9)，构成所需的扩径腔(14)。调节移动模在直段模内的插入长度，可得到不同长度的扩径腔。
2.按权利要求
1所说的扩径装置，其特征是所说的芯杆为组合芯杆，组合芯杆由副杆(22)和带内通孔(7)、(8)的主杆(23)连接组成，主杆和副杆的外径分别小于相应部位管子的原始内径。
3.按权利要求
1，2所说的扩径装置，其特征是所说的夹紧器由上压块(17)、卡子(19)、v型导轨(20)和螺钉(18)组成。
专利摘要
本发明装置适合于较长金属管的局部扩径。该装置包括一套径向剖分的管状组合模、芯杆和夹紧器。组合模由变径模、直段模和移动模组成。移动模在直段模中的插入长度可根据扩径部分长度调节。由于移动模与直段模为动配合，因此可显著减小管子在扩径过程中往扩径腔收缩滑动需克服的摩擦力，从而可减小流体压力、提高成型精度和成品率。特别适合直管和具有两种以上直径管胚的大变形量的扩径加工。
文档编号B21D26/047GK85104746SQ85104746
公开日1986年12月17日 申请日期1985年6月21日
发明者郑杰, 吕镇和, 郑明光, 甘长炎 申请人:北京有色金属研究总院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan