本發(fā)明屬于管件加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及彎頭加工成型，尤其是一種用于薄壁彎頭冷成型的支撐工裝及成型方法。

背景技術(shù)：

有色金屬例如鈦、鋯、鉭、鎳等，由于這些材料在石油、化工、制藥等行業(yè)中較為苛刻的工況條件下，能夠表現(xiàn)出很好的耐蝕，耐高溫強度，良好的導(dǎo)熱性等特點而被廣泛的應(yīng)用。但是這些材料對于空氣中的氣體成分較為敏感，除了鋯材在常溫下就會出現(xiàn)吸氫現(xiàn)象外，其余幾種金屬在200℃以上均會出現(xiàn)不同程度的吸氫、吸氧、吸氮的現(xiàn)象，并且隨著溫度的升高該現(xiàn)象越強烈，從而導(dǎo)致材料變脆，性能劣化。雖然在有色金屬彎頭日常生產(chǎn)中常常會用到熱成型工藝，但同時總會不可避免的用到一些保護措施，這樣不但增加了成本，還使成型工藝過程變得更加繁瑣，生產(chǎn)效率低。因此，有色金屬彎頭的制備最好采用適當?shù)睦涑尚头椒▉韺崿F(xiàn)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)的彎頭成型設(shè)備和方法大都是針對碳鋼和不銹鋼材料設(shè)計和制定的，而對于有色金屬則不是很適用。例如，有色金屬材料對表面劃痕的敏感性，而表面劃痕會提高金屬發(fā)生縫隙腐蝕的機率，使其耐蝕性降低，所以最好不要使用設(shè)備或模具與材料之間會發(fā)生較大摩擦的成型方法。但是如果采用直接彎曲成型的方法，則極易出現(xiàn)在“r”區(qū)內(nèi)弧側(cè)產(chǎn)生褶皺，甚至在該區(qū)管坯直接被壓扁等問題。因此，為了防止彎頭成型過程中表面被過渡劃傷，以及管坯局部出現(xiàn)褶皺，甚至被壓扁等問題的出現(xiàn)，保證彎頭質(zhì)量，降低制造成本，提高生產(chǎn)效率，本發(fā)明提出一種新的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種用于薄壁彎頭冷成型的支撐工裝及成型方法，該方法采用在管坯內(nèi)加支撐工裝的方法增加管坯剛度，保證其能夠很好的成型。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明首先提出一種用于薄壁彎頭冷成型的支撐工裝，由相互對稱的第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣拼裝而成，其中第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣拼裝后在下端面形成與彎頭彎度相適應(yīng)的弧形面。

進一步，上述第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣各自在拼接的位置設(shè)有支撐柱，當?shù)谝换⌒沃伟旰偷诙⌒沃伟昶囱b后，兩個支撐柱拼接形成頂住待加工彎頭的直管坯內(nèi)壁面的實心圓臺狀支撐臺。

進一步，上述第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣的外側(cè)圓弧半徑r與所需成型彎頭的半徑之間的關(guān)系為r＝r+d/2-δ；其中，r為所需成型彎頭的彎心半徑；d為所需成型彎頭的直徑；δ為所需成型彎頭的壁厚；所述第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣的外側(cè)圓弧長度l＝πr/2。

進一步，上述支撐臺直徑d比所需成型彎頭的直管坯內(nèi)徑(d-2δ)小0.5～1mm。

進一步，上述支撐臺外側(cè)圓弧長度lˊ＝l/3，圓臺高h＝d/3；支撐臺兩側(cè)圓弧厚w＝d/3。

本發(fā)明還提出一種基于上述支撐工裝的薄壁彎頭冷成型方法：在待加工彎頭的直管坯內(nèi)設(shè)置支撐工裝，然后用冷壓模具對直管坯進行冷壓成型，冷壓成型后取出支撐工裝，得到彎頭。具體包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)所要成型彎頭的材質(zhì)和展開尺寸選擇有色金屬管并進行切割，得到彎頭的直管坯；

步驟二、選擇尺寸適合的第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣，并放入直管坯內(nèi)部中間部位；

步驟三、將放入第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣的直管坯放置到冷壓模具的下模上；

步驟四、用壓機帶動上模下壓直管坯使其緩慢彎曲變形；

步驟五、當冷壓模具上、下模完全合攏后，保持一段時間然后泄壓；

步驟六、將壓好的彎頭從模具上取下，并取出第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣；

步驟七、對彎頭進行去應(yīng)力退火，表面處理；

步驟八、切除彎頭兩端多余長度，并加工焊接坡口，得到成品彎頭。

進一步，以上步驟四中，壓機帶動上模以5mm/s的速度下壓直管坯。

進一步，以上步驟五中，上、下合攏后保持30s。

進一步，以上步驟三中，所述冷壓模具的下模為凹模，并將直管坯中間與第一弧形支撐瓣和第二弧形支撐瓣的中部支撐柱對齊，一起放到下模中間，并對準上模最低點。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明能夠有效地解決有色金屬材料制彎頭成型難度大的問題，本發(fā)明使用內(nèi)置支撐工裝，即可將有色金屬材料制彎頭直接冷壓成型，具有產(chǎn)品質(zhì)量高、成品率高達99％的顯著特點。

(2)本發(fā)明既避免了模具與管坯成型過程中的過渡摩擦損傷彎頭表面，又有效控制成品彎頭出現(xiàn)內(nèi)弧起皺，局部被壓扁等現(xiàn)象的發(fā)生。

(3)本發(fā)明技術(shù)新穎，可靠實用，操作簡單，特別適用于價格較高的有色金屬材料制彎頭的批量生產(chǎn)，既能大大降低生產(chǎn)成本，又能保持材料本身的耐蝕性，顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明彎頭成型示意圖；

圖2為本發(fā)明彎頭成型用支撐工裝示意圖，(a)彎頭與支撐工裝，(b)為支撐工裝正視圖，(c)為支撐工裝側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明最終所需要的有色金屬材料制成品彎頭示意圖。

其中：1為彎頭；2為第一弧形支撐瓣；3為第二弧形支撐瓣；4為支撐柱；1-1為下模；1-2為直管坯；1-3為支撐工裝；1-4為上模。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：

參見圖1-3：本發(fā)明的薄壁彎頭冷成型方法是在待加工彎頭1的直管坯內(nèi)設(shè)置支撐工裝，然后用冷壓模具對直管坯進行冷壓成型，冷壓成型后取出支撐工裝，得到彎頭1。本發(fā)明采用的支撐工裝具體結(jié)構(gòu)如下：

參見圖2：本發(fā)明首先提出的用于薄壁彎頭冷成型的支撐工裝，由相互對稱的第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3拼裝而成，其中第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3拼裝后在下端面形成與彎頭1彎度相適應(yīng)的弧形面。

上述第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3各自在拼接的位置設(shè)有支撐柱4，當?shù)谝换⌒沃伟?和第二弧形支撐瓣3拼裝后，兩個支撐柱4拼接形成頂住待加工彎頭1的直管坯內(nèi)壁面的實心圓臺狀支撐臺。第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3的外側(cè)圓弧半徑r與所需成型彎頭1的半徑之間的關(guān)系為r＝r+d/2-δ；其中，r為所需成型彎頭1的彎心半徑；d為所需成型彎頭1的直徑；δ為所需成型彎頭1的壁厚；所述第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3的外側(cè)圓弧長度l＝πr/2。所述支撐臺直徑d比所需成型彎頭1的直管坯內(nèi)徑(d-2δ)小0.5～1mm。所述支撐臺外側(cè)圓弧長度lˊ＝l/3，圓臺高h＝d/3；支撐臺兩側(cè)圓弧厚w＝d/3。

基于以上所述用于薄壁彎頭冷成型的支撐工裝，本發(fā)明的薄壁彎頭冷成型方法具體包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)所要成型彎頭的材質(zhì)和展開尺寸選擇有色金屬管并進行切割，得到彎頭1的直管坯；

步驟二、選擇尺寸適合的第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3，并放入直管坯內(nèi)部中間部位；

步驟三、將放入第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3的直管坯放置到冷壓模具的下模上；

步驟四、用壓機帶動上模下壓直管坯使其緩慢彎曲變形；

步驟五、當冷壓模具上、下模完全合攏后，保持一段時間然后泄壓；

步驟六、將壓好的彎頭1從模具上取下，并取出第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3；

步驟七、對彎頭1進行去應(yīng)力退火，表面處理；

步驟八、切除彎頭1兩端多余長度，并加工焊接坡口，得到成品彎頭1。

在本發(fā)明的最佳實施例中：以上步驟三中，所述冷壓模具的下模為凹模，并將直管坯中間與第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3中部的支撐臺中間對齊，一起放到下模中間，并對準上模最低點。步驟四中，壓機帶動上模以5mm/s的速度下壓直管坯。步驟五中，上、下合攏后保持30s。

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步說明：

本實施例的彎頭的材質(zhì)為純鈦，規(guī)格為dn50ⅰ-2-ta290e(l)。

本實施例的彎頭的成型方法包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)要求選擇ta2材質(zhì)φ57×2mm無縫管并進行切割，得到彎頭的直管坯長度為165mm；

步驟二、選擇內(nèi)支撐工裝

r＝r+d/2-δ＝102mm

l＝πr/2＝160mm

d＝52mm

lˊ＝l/3＝53mm

h＝d/3＝17mm

w＝d/3＝17mm

并將兩片對稱的第一弧形支撐瓣2和第二弧形支撐瓣3合在一起放入直管坯內(nèi)部中間部位；

步驟三、將直管坯中間放置在支撐工裝中部兩支撐臺4的中間，并放到下模(凹模)中間，同時對準上模(凸模)最低點；

步驟四、用有壓機帶動上模以5mm/s的速度下壓直管坯使其緩慢彎曲變形；

步驟五、當冷壓模具上、下模完全合攏后，保持30s；

步驟六、將壓好的彎頭從模具上取下，并取出內(nèi)支撐工裝；

步驟七、對彎頭進行去應(yīng)力退火，表面處理；

步驟八、切除彎頭兩端多余長度，并加工焊接坡口，得到成品彎頭。

本實施例能夠有效解決有色金屬材料制彎頭成型難度大的問題；本發(fā)明使用內(nèi)置支撐工裝，即可將有色金屬材料制彎頭直接冷壓成型；本發(fā)明既避免了模具與管坯成型過程中的過渡摩擦損傷彎頭表面，又有效控制成品彎頭出現(xiàn)內(nèi)弧起皺，局部被壓扁等現(xiàn)象的發(fā)生；該方法技術(shù)新穎，可靠實用，操作簡單，特別適用于價格較高的有色金屬材料制彎頭的批量生產(chǎn)，既能大大降低生產(chǎn)成本，又能保持材料本身的耐蝕性，顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。