專利名稱：一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管材校形裝置及方法，具體涉及一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置及方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中的大直徑管材大多采用薄板卷焊的方式加工制造，在卷焊后往往出現(xiàn)非圓形截面或不規(guī)則截面。目前多采用在管坯內(nèi)部加入剛性模具或者向管坯內(nèi)部通入高壓介質(zhì)的方法進(jìn)行校圓。采用內(nèi)部加入剛性模具校圓的方法存在設(shè)備復(fù)雜、互換性差的弊端，每校形一種規(guī)格的管材需要一套與之相匹配的模具，成本較高。而采用向管坯內(nèi)部通入高壓介質(zhì)的方法是使原始管坯在內(nèi)壓的作用下發(fā)生變形實(shí)現(xiàn)校圓。該方法工藝簡(jiǎn)單、成本較低。對(duì)于不銹鋼等在室溫下變形能力較強(qiáng)的管材，一般可直接在常溫下利用向管坯內(nèi) 部通入高壓介質(zhì)的方法進(jìn)行校形，而對(duì)于鋁合金、鎂合金、鈦合金等室溫下塑性較差的管材，則需要通過提高其溫度以改善管材的成形性能。對(duì)于鋁合金、鎂合金等管材，當(dāng)溫度提高到400°C左右時(shí)即可使其屈服強(qiáng)度顯著降低同時(shí)獲得較好的成形性能，使用較低的壓力即可完成校形。此時(shí)，可以采用將管坯在模具外預(yù)熱然后快速移動(dòng)到處于常溫狀態(tài)下的模具上進(jìn)行校形，或采用將校形模具和管坯一起加熱然后校形的方法。對(duì)于鋁鎂合金因其成形溫度較低，對(duì)模具的耐熱要求不高，校形模具受熱后產(chǎn)生的形狀和尺寸變化不明顯。但是對(duì)于鈦合金等高強(qiáng)度的管材，理想的校形溫度往往超過850°C。此時(shí)如果采用將管坯與模具同時(shí)加熱的方法，校形模具在高溫下易出現(xiàn)形狀與尺寸的變化，最終可能導(dǎo)致校形失敗。綜上所述，對(duì)高強(qiáng)度管材進(jìn)行校形時(shí)，若將管坯和模具同時(shí)加熱后再校形，存在模具形狀和尺寸容易變化而影響校形效果的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決對(duì)高強(qiáng)度管材進(jìn)行校形時(shí)，若將管坯和模具同時(shí)加熱后再校形，存在模具形狀和尺寸容易變化的問題，進(jìn)而提供一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置包括增壓缸和加壓管，所述管材校形裝置還包括上滑塊、上模座、模具鑲塊、下模座、加熱源、支撐塊和下臺(tái)面，下臺(tái)面水平設(shè)置在地面上，上滑塊、上模座和下模座由上至下依次設(shè)置在下臺(tái)面上，模具鑲塊鑲嵌在上模座和下模座之間，支撐塊設(shè)置在模具鑲塊內(nèi)的下臺(tái)面上，加熱源設(shè)置在支撐塊上，且加熱源與外部的連接端密封設(shè)置在支撐塊上，上模座上開有與模具鑲塊內(nèi)腔相連通的通氣孔，增壓缸與上模座上的通氣孔之間通過加壓管密封連接。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形方法的具體過程為步驟一、將待校形的管坯放置在下模座上，使上滑塊下行以壓靠校形鑲塊，并實(shí)現(xiàn)待校形管坯的密封；步驟二、利用置于待校形管坯中的加熱源進(jìn)行加熱；步驟三、在管坯達(dá)到200°C、50°C后通過上模座上開設(shè)的通氣孔向待校形管坯內(nèi)部通入f 55Mpa的高壓氣體；步驟四、在高壓氣體的作用下使待校形管坯發(fā)生脹形逐漸貼合校形鑲塊內(nèi)腔，實(shí)現(xiàn)校形；步驟五、校形結(jié)束后，泄除高壓氣體，移開上滑塊和校形鑲塊，取出校形后的管坯，切除兩端未變形區(qū)域進(jìn)而獲得滿足要求的校形管材，完成管材的校形。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果
(I)采用內(nèi)部加熱加壓的工藝進(jìn)行校形，通過內(nèi)部加熱的方式有效地避免了模具材料受熱而發(fā)生形狀和尺寸的變化；( 2 )采用內(nèi)部加熱加壓的工藝進(jìn)行校形，通過更換校形鑲塊實(shí)現(xiàn)對(duì)不同規(guī)格管坯的校形，大大降低生產(chǎn)成本；(3)采用內(nèi)部加熱加壓的工藝進(jìn)行校形，能夠在較高溫度下降低鋁合金、鎂合金、鈦合金的屈服強(qiáng)度，提高其成形性能；(4)采用內(nèi)部加熱加壓的工藝進(jìn)行校形，內(nèi)部通入的是高壓氣體介質(zhì)，有效的避免了傳統(tǒng)油壓成形污染環(huán)境和生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)。


圖I是管材內(nèi)部加熱加壓校形的原理示意圖。圖2是管材的開模階段；圖3是管材的合模密封階段。圖4是管材的加熱加壓階段。圖5是管材的貼模校形階段。圖6是僅采用感應(yīng)線圈對(duì)待校形管坯7進(jìn)行加熱的示意圖。圖7是在感應(yīng)線圈中放置實(shí)心芯棒對(duì)待校形管坯7進(jìn)行加熱的示意圖。圖8是在感應(yīng)線圈中放置空心芯棒對(duì)待校形管坯7進(jìn)行加熱的示意圖。圖9是管坯端部利用剛性凸臺(tái)擴(kuò)孔實(shí)現(xiàn)密封的示意圖。圖10是在管坯端部利用帶有聚氨酯套環(huán)的剛性凸臺(tái)實(shí)現(xiàn)密封的示意圖。圖11是在感應(yīng)線圈銅管導(dǎo)出處利用聚氨酯塊實(shí)現(xiàn)密封的示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置包括增壓缸17和加壓管18，所述管材校形裝置還包括上滑塊I、上模座
2、模具鑲塊3、下模座4、加熱源6、支撐塊8和下臺(tái)面9，下臺(tái)面9水平設(shè)置在地面上，上滑塊I、上模座2和下模座4由上至下依次設(shè)置在下臺(tái)面9上，模具鑲塊3鑲嵌在上模座2和下模座4之間，支撐塊8設(shè)置在模具鑲塊3內(nèi)的下臺(tái)面9上，加熱源6設(shè)置在支撐塊8上，且加熱源6與外部的連接端密封設(shè)置在支撐塊8上，上模座2上開有與模具鑲塊3內(nèi)腔相連通的通氣孔5，增壓缸17與上模座2上的通氣孔5之間通過加壓管18密封連接。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的加熱源6為螺旋狀纏繞的感應(yīng)線圈10。如此設(shè)置，通過感應(yīng)加熱的方式對(duì)管坯7進(jìn)行加熱，加熱速度快，通過調(diào)整感應(yīng)線圈10的形狀、尺寸和位置可實(shí)現(xiàn)對(duì)管材的局部溫度控制。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的加熱源6包括感應(yīng)線圈10和實(shí)心芯棒11，感應(yīng)線圈10呈螺旋狀纏繞在實(shí)心芯棒11上，實(shí)心芯棒11設(shè)置在支撐塊8上。如此設(shè)置，被加熱的實(shí)心芯棒11通過輻射的方式對(duì)管坯7進(jìn)行加熱，加熱速度比僅采用感應(yīng)線圈10進(jìn)行加熱要快，管坯溫度更穩(wěn)定。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的加熱源6包括感應(yīng)線圈10和空心芯棒12，感應(yīng)線圈10呈螺旋狀纏繞在空心芯棒12上，空心芯棒12設(shè)置在支撐塊8上。如此設(shè)置，可以獲得采用實(shí)心芯棒的同樣效果，同時(shí)又不需要額外增加感應(yīng)加熱設(shè)備的功率。適用于大直徑管材的校形。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的空心芯棒12的內(nèi)徑為100_-500_。如此設(shè)置，便于根據(jù)管材直徑的需要進(jìn)行加熱。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖I說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的增壓缸17為液壓增壓缸或氣壓增壓缸。如此設(shè)置，適用于使用高壓液體或使用高壓氣體進(jìn)行管材校形。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、三、四或五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖11說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的管材校形裝置還包括隔熱板15和第一聚氨酯密封環(huán)16，下模座4的中部開有加熱源穿過口 4-1，隔熱板15包括上隔熱板15-1和下隔熱板15-2，上隔熱板15-1、下隔熱板15-2和第一聚氨酯密封環(huán)16上均開有圓口，上隔熱板15-1和下隔熱板15-2由上至下固裝在加熱源穿過口 4-1內(nèi)，第一聚氨酯密封環(huán)16設(shè)置在上隔熱板15-1和下隔熱板15-2之間，通過隔熱板15對(duì)第一聚氨酯密封環(huán)16的擠壓實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱源6與外部連接端的密封。如此設(shè)置，可保證在加熱狀態(tài)下第一聚氨酯密封環(huán)16的溫度較低，從而實(shí)現(xiàn)可靠密封。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、三、四或五相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖2-圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的管材校形方法的具體過程為步驟一、將待校形的管坯7放置在下模座4上，使上滑塊I下行以壓靠校形鑲塊3，并實(shí)現(xiàn)待校形管坯7的密封；步驟二、利用置于待校形管坯7中的加熱源6進(jìn)行加熱；步驟三、在管坯7達(dá)到200°C 950°C后通過上模座2上開設(shè)的通氣孔5向待校形管坯7內(nèi)部通入f 55Mpa的高壓氣體；步驟四、在高壓氣體的作用下使待校形管坯7發(fā)生脹形逐漸貼合校形鑲塊3內(nèi)腔，實(shí)現(xiàn)校形；步驟五、校形結(jié)束后，泄除高壓氣體，移開上滑塊I和校形鑲塊3，取出校形后的管坯，切除兩端未變形區(qū)域進(jìn)而獲得滿足要求的校形管材，完成管材的校形。本實(shí)施方式所述采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形方法，待校形管坯為6061鋁合金，被加熱到30(T550°C，充入的氣體壓力為l 35Mpa，所用的氣體為壓縮氮?dú)饣驓鍤?。本?shí)施方式所述采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形方法，待校形管坯為TA2鈦合金，被加熱到80(Tl200°C，充入的氣體壓力為2 55Mpa，所用的氣體為壓縮氮?dú)饣驓鍤狻?br> 具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖9說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟一是通過使用剛性凸臺(tái)13擴(kuò)孔的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)待校形管坯7端部的密封。如此設(shè)置，管坯7端部和剛性凸臺(tái)13緊密接觸，密封效果好?？稍谳^高溫度條件下實(shí)現(xiàn)可靠密封。其它條件和步驟與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖10說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟一是通過擠壓設(shè)置在上模座2下端面上的第二聚氨酯密封環(huán)14變形的方式實(shí)現(xiàn)待校形管坯7端部的密封。 如此設(shè)置，因?yàn)榈诙郯滨ッ芊猸h(huán)14可承受較大的變形，當(dāng)管坯7端部的截面形狀不規(guī)則或質(zhì)量不高時(shí)，仍可以實(shí)現(xiàn)可靠的密封。其它條件和步驟與具體實(shí)施方式
八相同。
權(quán)利要求
1.一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，它包括增壓缸(17)和加壓管(18)，其特征在于所述管材校形裝置還包括上滑塊(I)、上模座(2)、模具鑲塊(3)、下模座(4)、加熱源(6)、支撐塊(8)和下臺(tái)面(9)，下臺(tái)面(9)水平設(shè)置在地面上，上滑塊(I)、上模座(2)和下模座(4)由上至下依次設(shè)置在下臺(tái)面(9)上，模具鑲塊(3)鑲嵌在上模座(2)和下模座(4)之間，支撐塊(8 )設(shè)置在模具鑲塊(3 )內(nèi)的下臺(tái)面(9 )上，加熱源(6 )設(shè)置在支撐塊(8 )上，且加熱源(6)與外部的連接端密封設(shè)置在支撐塊(8)上，上模座(2)上開有與模具鑲塊(3)內(nèi)腔相連通的通氣孔(5)，增壓缸(17)與上模座(2)上的通氣孔(5)之間通過加壓管(18)密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，其特征在于加熱源(6)為螺旋狀纏繞的感應(yīng)線圈(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，其特征在于加熱源(6)包括感應(yīng)線圈(10)和實(shí)心芯棒(11)，感應(yīng)線圈(10)呈螺旋狀纏繞在實(shí)心芯棒(11)上，實(shí)心芯棒(11)設(shè)置在支撐塊(8 )上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，其特征在于加熱源(6)包括感應(yīng)線圈(10)和空心芯棒(12)，感應(yīng)線圈(10)呈螺旋狀纏繞在空心芯棒(12)上，空心芯棒(12 )設(shè)置在支撐塊(8 )上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，其特征在于空心芯棒(12)的內(nèi)徑為100mm-500mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，其特征在于增壓缸(17)為液壓增壓缸或氣壓增壓缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置，其特征在于所述管材校形裝置還包括隔熱板(15)和第一聚氨酯密封環(huán)(16)，下模座(4)的中部開有加熱源穿過口(4-1)，隔熱板(15)包括上隔熱板(15-1)和下隔熱板(15-2)，上隔熱板(15-1)、下隔熱板(15-2)和第一聚氨酯密封環(huán)(16)上均開有圓口，上隔熱板(15-1)和下隔熱板(15-2)由上至下固裝在加熱源穿過口(4-1)內(nèi)，第一聚氨酯密封環(huán)(16)設(shè)置在上隔熱板(15-1)和下隔熱板(15-2)之間，通過隔熱板(15)對(duì)第一聚氨酯密封環(huán)(16)的擠壓實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱源(6)與外部連接端的密封。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求I所述的一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置的管材校形方法，其特征在于管材校形方法的具體過程為 步驟一、將待校形的管坯(7)放置在下模座(4)上，使上滑塊(I)下行以壓靠校形鑲塊(3)，并實(shí)現(xiàn)待校形管坯(7)的密封； 步驟二、利用置于待校形管坯(7)中的加熱源(6)進(jìn)行加熱； 步驟三、在管坯(7)達(dá)到200°C、50°C后通過上模座(2)上開設(shè)的通氣孔(5)向待校形管坯(7)內(nèi)部通入l 55Mpa的高壓氣體； 步驟四、在高壓氣體的作用下使待校形管坯(7)發(fā)生脹形逐漸貼合校形鑲塊(3)內(nèi)腔，實(shí)現(xiàn)校形； 步驟五、校形結(jié)束后，泄除高壓氣體，移開上滑塊和校形鑲塊，取出校形后的管坯，切除兩端未變形區(qū)域進(jìn)而獲得滿足要求的校形管材，完成管材的校形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形方法，其特征在于步驟一是通過剛性凸臺(tái)(13)擴(kuò)孔的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)待校形管坯(7)端部的密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形方法，其特征在于步驟一是通過擠壓設(shè)置在上模座(2)下端面上的第二聚氨酯密封環(huán)(14)變形的方式實(shí)現(xiàn)待校形管坯(7)端部的密封。
全文摘要
一種采用內(nèi)部加熱加壓的管材校形裝置及方法，它涉及一種管材校形裝置及方法。本發(fā)明為了解決對(duì)高強(qiáng)度管材進(jìn)行校形時(shí)，若將管坯和模具同時(shí)加熱后再校形，存在模具形狀和尺寸容易變化而影響校形效果的問題。裝置上滑塊、上模座和下模座由上至下依次設(shè)置在下臺(tái)面上，模具鑲塊鑲嵌在上模座和下模座之間，支撐塊設(shè)置在模具鑲塊內(nèi)的下臺(tái)面上，加熱源設(shè)置在支撐塊上，上模座上開有與模具鑲塊內(nèi)腔相連通的通氣孔。方法將待校形的管坯密封放置在下模座上；對(duì)管坯加熱；向管坯內(nèi)通入高壓氣體；使待校形管坯發(fā)生脹形逐漸貼合校形鑲塊內(nèi)腔，實(shí)現(xiàn)校形；校形結(jié)束后，泄除高壓氣體，取出校形后的管坯，切除兩端未變形區(qū)域，完成管材的校形。本發(fā)明用于管材校形中。
文檔編號(hào)B21D3/00GK102672007SQ20121014010
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者何祝斌, 劉鳴, 姜夢(mèng), 祁中寬, 苑世劍, 鄭凱倫, 黃冠 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)