專利名稱：一種壇口形大口徑薄壁管件的復(fù)合成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管件成型技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種壇口形大口徑薄壁管件的制造方法。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)產(chǎn)品中存在著很多壇口形大口徑薄壁管件，其定心部的直徑大于 300mm，管壁厚度同定心部直徑的比例不超過1 14。例如，300mm火箭彈的中燃燒室就是一種典型的壇口形大口徑薄壁管件?；鸺龔椀?中燃燒室位于發(fā)動(dòng)機(jī)的中部，其前端與前燃燒室連接，后端與后燃燒室連接。在火箭彈飛行 時(shí)，中燃燒室承受高溫高壓燃?xì)饬骷翱諝鈩?dòng)力與氣動(dòng)力矩的作用，工作環(huán)境嚴(yán)酷，受力條件 復(fù)雜，直接關(guān)系到產(chǎn)品的可靠性、安全性。相對(duì)于前、后燃燒室，中燃燒室結(jié)構(gòu)的不同之處在 于中燃燒室的圓柱部?jī)?nèi)徑尺寸大于兩端內(nèi)徑尺寸，即內(nèi)腔呈壇口狀，且圓柱部長(zhǎng)度占整個(gè) 中燃燒室總長(zhǎng)的70%以上。目前，現(xiàn)有的壇口形大口徑薄壁管件的制造方法采用“無(wú)縫鋼管一下料一機(jī)加一 熱處理一機(jī)加成形”流程(以下簡(jiǎn)稱機(jī)加方案)，即，采用管材通過完全機(jī)械去除材料的方 法加工成形。這種工藝存在以下問題1)材料利用率極低，僅為12.4%。大部分管材材料 變?yōu)榱髓F屑，切削量大，加工成本高；2)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，良品率低，僅為88. 2%。壁厚均勻 性差，在內(nèi)、外形加工中采用較長(zhǎng)刀桿，存在刀顫和刀桿強(qiáng)度不足的問題，壁厚差僅能保證 到 0. 07-0. 19mm 之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，為了在制造壇口形大口徑薄壁管件 時(shí)，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，同時(shí)降低成本，提出一種新的制造方法。通過采用“管材下料一 熱處理一旋壓一冷縮口”成形方案(以下簡(jiǎn)稱旋壓方案)替代機(jī)加方案，提高了中燃燒室壁 厚均勻性，同時(shí)使材料利用率提高一倍以上，有效節(jié)約了加工成本。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下首先，采用球化退火方式對(duì)原始管材進(jìn)行熱處理，使原始管材的微觀組織變?yōu)榍?狀珠光體。然后，進(jìn)行旋坯的設(shè)計(jì)及加工。由于旋壓變形是等體積變形，并且中燃燒室為封閉 的等體積變形，在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格計(jì)算出旋坯的旋壓部分的體積，根據(jù)體 積具體確定出旋坯的厚度和長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度包含與未旋壓部分的圓滑連接部分。精確的確定 出旋坯厚度和長(zhǎng)度，就能夠保證成品機(jī)加時(shí)合格的圓柱部長(zhǎng)度以及縮口后縮口部位內(nèi)腔的 圓滑過渡。因此，在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，為保證旋壓時(shí)的減薄率及后續(xù)的縮口余量，本方法的減薄 率選為78. 3%，縮口余量選為8. 5mm，旋坯的總長(zhǎng)為470mm，旋坯的厚度為12. 25mm，長(zhǎng)度為 166. 5mm-167. 5mm。根據(jù)上述設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)旋坯進(jìn)行加工。加工完成后，對(duì)其進(jìn)行旋壓。由于旋壓后得到 的制品端面與制品中心軸線的垂直度不滿足縮口的要求，因此要對(duì)制品進(jìn)行平端面和倒角處理。平端面處理能夠使處理后的制品端面冷縮口與冷縮口沖頭接觸部分接觸受力均勻，保證縮口后整個(gè)制品的同軸度。倒角處理能夠降低縮口時(shí)口部的應(yīng)力集中。之后，對(duì)制品進(jìn)行冷縮口處理。處理時(shí)，縮口模的直徑要嚴(yán)格控制在 306. 07mm士0. 05mm之間，使得縮口后的制品外徑控制在301. 8mm士0. 3mm之間；同時(shí)，使其 總長(zhǎng)控制在980mm士0. 5mm之間，從而符合產(chǎn)品尺寸要求。表1示出了縮口模直徑的選取對(duì) 制品的影響表1縮口模不同直徑下對(duì)制品性能的影響 冷縮口處理完成后，對(duì)制品依次進(jìn)行去應(yīng)力退火、調(diào)質(zhì)處理和機(jī)加加工。由此保證 最后成品的性能。有益效果采用本發(fā)明方法，對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用旋壓-冷縮口復(fù)合成形工藝，將中燃燒室內(nèi)表面由錐形過度改為自然弧 形過度，有效的提高了管壁厚的均勻性，提高了良品率。(2)有效提高了原材料利用率，節(jié)約了加工成本。
具體實(shí)施例方式下面以采用本發(fā)明方法制造國(guó)產(chǎn)300mm火箭彈的中燃燒室為例，對(duì)本方法的具體 實(shí)施方式做詳細(xì)說明。首先，采用球化退火方式對(duì)原始管材進(jìn)行熱處理，使原始管材的微觀組織變?yōu)榍?狀珠光體。然后，進(jìn)行旋坯的設(shè)計(jì)及加工。由于旋壓變形是等體積變形，并且中燃燒室為封 閉的等體積變形，在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格計(jì)算出旋坯的旋壓部分的體積，根 據(jù)體積具體確定出旋坯的厚度和長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度包含與未旋壓部分的圓滑連接部分。精確的 確定出旋坯厚度和長(zhǎng)度，能夠保證成品機(jī)加時(shí)合格的圓柱部長(zhǎng)度以及縮口后縮口部位內(nèi) 腔的圓滑過渡。因此，在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，為保證旋壓時(shí)的減薄率及后續(xù)的縮口余量，減薄率 選定為78. 3%，縮口余量為8. 5mm，旋坯的總長(zhǎng)為470mm，旋坯的厚度為12. 25mm，長(zhǎng)度為 166. 5mm-167. 5mm。根據(jù)上述設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)旋坯進(jìn)行加工。加工完成后，對(duì)其進(jìn)行旋壓。由于旋壓后得到 的制品端面與制品中心軸線的垂直度不滿足縮口的要求，因此要對(duì)制品進(jìn)行平端面和倒角 處理。平端面處理能夠使處理后的制品端面冷縮口與冷縮口沖頭接觸部分接觸受力均勻，保證縮口后整個(gè)制品的同軸度。倒角處理能夠降低縮口時(shí)口部的應(yīng)力集中。之后，對(duì)制品進(jìn)行冷縮口處理。處理時(shí)，縮口模的直徑要嚴(yán)格控制在 306. 07mm士0. 05mm之間，使得縮口后的制品外徑控制在301. 8mm士0. 3mm之間；同時(shí)，使其 總長(zhǎng)控制在980mm士0. 5mm之間，從而符合產(chǎn)品尺寸要求。冷縮口處理完成后，對(duì)制品依次進(jìn)行去應(yīng) 力退火、調(diào)質(zhì)處理和機(jī)加加工。由此保證 最后成品的性能。對(duì)采用本發(fā)明方法和現(xiàn)有的機(jī)加方案制造出的火箭彈中燃燒室的管壁厚差進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明方法，壁厚分布為2. 68-2. 75mm，壁厚差為0. 07mm ；而采用機(jī)加 方案的壁厚分布為2. 60-2. 80mm,壁厚差為0. 19mm,由此可見，采用本發(fā)明方法，壁厚的均 勻性優(yōu)于機(jī)加方案。其次，對(duì)采用本發(fā)明方法同現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比。機(jī)加方案與旋壓_冷縮口復(fù)合形成方案下料的經(jīng)濟(jì)性分析如表2所示表2 由上表知旋壓-冷縮口復(fù)合形成方案比機(jī)加方案單件節(jié)約原材料108. 7Kg，按年 產(chǎn)150件計(jì)算，下料可節(jié)約原材料16. 31噸，按3. 8萬(wàn)元/噸的價(jià)格計(jì)算，每年可節(jié)約原材 料費(fèi)用61. 98萬(wàn)元。再對(duì)熱處理取樣費(fèi)用進(jìn)行分析?；鸺龔椫腥紵业淖罱K性能是通過熱處理調(diào)質(zhì)保 證的，每冶金爐至少取樣一件作性能分析。按年產(chǎn)150件計(jì)算，機(jī)加方案需 21個(gè)冶金爐 (每冶金爐下料約7件)取樣21件，重量205. 1X21 = 4307. IKg 4. 31噸。旋壓-冷縮 口復(fù)合形成方案需 11個(gè)冶金爐(每冶金爐下料約14件)，取樣11件，重量96. 4X11 = 1060. 4Kg 1. 06噸。因此，熱處理取樣可節(jié)約材料4. 31-1. 06 = 3. 25噸，節(jié)約費(fèi)用共計(jì) 3. 25X3.8 = 12. 35萬(wàn)元。因此，僅單下料工序及熱處理取樣即可節(jié)約成本74. 33萬(wàn)元。
權(quán)利要求
一種壇口形大口徑薄壁管件的復(fù)合成型方法，其特征在于包括以下步驟首先，采用球化退火方式對(duì)原始管材進(jìn)行熱處理，使原始管材的微觀組織變?yōu)榍驙钪楣怏w；然后，進(jìn)行旋坯的設(shè)計(jì)及加工；由于旋壓變形是等體積變形，并且中燃燒室為封閉的等體積變形，在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格計(jì)算出旋坯的旋壓部分的體積，根據(jù)體積具體確定出旋坯的厚度和長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度包含與未旋壓部分的圓滑連接部分；在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，為保證旋壓時(shí)的減薄率及后續(xù)的縮口余量，減薄率選為78.3％，縮口余量選為8.5mm，旋坯的總長(zhǎng)為470mm，旋坯的厚度為12.25mm，長(zhǎng)度為166.5mm-167.5mm；根據(jù)上述設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)旋坯進(jìn)行加工；加工完成后，對(duì)其進(jìn)行旋壓；旋壓后，對(duì)制品進(jìn)行平端面和倒角處理；之后，對(duì)制品進(jìn)行冷縮口處理；處理時(shí)，縮口模的直徑要嚴(yán)格控制在306.07mm±0.05mm之間，使得縮口后的制品外徑控制在301.8mm±0.3mm之間；同時(shí)，使其總長(zhǎng)控制在980mm±0.5mm之間；冷縮口處理完成后，對(duì)制品依次進(jìn)行去應(yīng)力退火、調(diào)質(zhì)處理和機(jī)加加工，由此保證最后成品的性能。
全文摘要
本發(fā)明公開一種壇口形大口徑薄壁管件的復(fù)合成型方法，屬于管件成型技術(shù)領(lǐng)域。首先對(duì)原始管材進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行旋坯的設(shè)計(jì)及加工。在旋坯設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格計(jì)算出旋坯的旋壓部分的體積，根據(jù)體積具體確定出旋坯的厚度和長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度包含與未旋壓部分的圓滑連接部分。旋坯加工完成后，對(duì)其進(jìn)行旋壓；旋壓后，對(duì)制品進(jìn)行平端面和倒角處理；之后，對(duì)制品進(jìn)行冷縮口處理；處理時(shí)，縮口模的直徑要嚴(yán)格控制在306.07mm±0.05mm之間。冷縮口處理完成后，對(duì)制品依次進(jìn)行去應(yīng)力退火、調(diào)質(zhì)處理和機(jī)加加工，由此保證最后成品的性能。本方法有效的提高了管壁厚的均勻性，提高了良品率，并且提高了原材料利用率，節(jié)約了加工成本。
文檔編號(hào)B21D22/14GK101862798SQ201010124159
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者何崇陽(yáng), 席艷紅, 李建功, 李照勇, 李輝, 段建霞, 王立征, 竇繼魁, 范國(guó)軍, 路會(huì)增 申請(qǐng)人:晉西工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司