一種大口徑三通一次擠壓成型方法及一次擠壓成型裝置的制造方法
【專利摘要】一種大口徑三通一次擠壓成型方法及一次擠壓成型裝置，所述方法包括備料、加熱、預(yù)壓扁和熱擠壓工序，熱擠壓工序在一次擠壓成型裝置上實施；擠壓過程三通上模先從徑向壓下，迫使管坯中間部分向三通下模的支管空間流動；然后沿軸向雙向同步側(cè)擠壓，產(chǎn)生軸向擠壓力，在支管已變形外凸的基礎(chǔ)上在側(cè)壓頭的作用下加大了支管的外凸；經(jīng)過2?4輪交替進行的徑向下壓、軸向側(cè)壓，將管坯擠壓至三通毛坯尺寸。采用本發(fā)明方法一次加熱即可完成擠壓成型，大大節(jié)省因多次加熱耗費的時間和能源，生產(chǎn)效率大幅度提高；本發(fā)明方法與傳統(tǒng)工藝相比管坯原材料節(jié)約20％左右。采用本發(fā)明方法加工的三通，后期加工量小，金屬流線自然完整，有利于三通的承壓。
【專利說明】
一種大口徑三通一次擠壓成型方法及一次擠壓成型裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種熱成型擠壓加工技術(shù)，特別是大口徑金屬三通一次擠壓成型方法及一次擠壓成型裝置，屬金屬變形加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三通管件是用于各種管道系統(tǒng)的中間連接件，金屬三通的制作方法包括鑄造、鍛造、焊接、擠壓等。采用擠壓加工方法加工的三通，主支管連接區(qū)域無焊縫，使用可靠性高，相比其它方法具有獨特的優(yōu)勢，近年來被廣泛應(yīng)用。擠壓金屬大口徑厚壁三通通常采用熱擠壓的方法。熱擠壓三通根據(jù)金屬塑性變形原理，將管坯加熱到奧氏體狀態(tài)下，在壓機的壓力作用下使管坯在模具內(nèi)產(chǎn)生流動變形，形成三通。目前，大口徑三通的熱擠壓成型工藝采用徑向補償原理，壓機由管坯的徑向單向壓下。由于變形量大，加工過程需要采用多套模具逐級擠壓來完成。這種傳統(tǒng)工藝存在的問題是:1、擠壓過程需要多次加熱和更換模具，增加了制作時間，能源、模具及人工耗費大，生產(chǎn)效率低;2、單一徑向壓下，三通支管成型高度較低，受支管肩部壁厚減薄的限制，需要原材料管徑和壁厚加大，通常管坯直徑約是產(chǎn)品件的
1.5倍以上，管坯壁厚按照1.25倍的支管設(shè)計壁厚選取。三通擠壓成型后，后期采用機加工的方法去除的材料量較多，原材料耗費高;3、加壓成型后的支管高度較低，需要后期進行翻邊處理工序;4、受單向擠壓變形及管坯壁厚影響，主管內(nèi)孔形成“8”字形，需要安排中間鏜孔工序予以消除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種大口徑三通一次擠壓成型方法，所述方法將傳統(tǒng)的單向擠壓改進為三向擠壓，一次加熱即可完成大口徑三通的熱擠壓過程，在大幅度提高生產(chǎn)效率的同時降低了生產(chǎn)成本。
[0004]本發(fā)明還提供了用于實施所述方法的一次擠壓成型裝置。
[0005]本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種大口徑三通一次擠壓成型方法，包括備料、加熱、預(yù)壓扁和熱擠壓工序，所述熱擠壓工序在一次擠壓成型裝置上實施;加熱后預(yù)壓扁的管坯放置到設(shè)有支管孔的三通下模內(nèi)，在三通下模內(nèi)，管坯截面的豎向尺寸大于橫向尺寸，三通上模與擠壓裝置的滑塊連接，三通上模先從徑向壓下，迫使管坯中間部分向三通下模的支管空間流動;然后沿軸向雙向同步側(cè)擠壓，產(chǎn)生軸向擠壓力，在支管已變形外凸的基礎(chǔ)上在側(cè)壓頭的作用下加大了支管的外凸；經(jīng)過2-4輪交替進行的徑向下壓、軸向側(cè)壓，將管坯擠壓至三通毛坯尺寸。
[0007]上述大口徑三通一次擠壓成型方法，所述備料工序按照下述方法確定原料鋼管的尺寸:若成品三通的主管直徑為D、長度為L、壁厚為t，支管直徑為D1、高度為H、壁厚為tl，則原料鋼管直徑的計算將計算出的D料向上圓整到原料鋼管的公稱直徑，原料鋼管的長度144= L+H- (0.5?0.55) D，原料鋼管的壁厚t料=11+(2?5)毫米。
[0008]上述大口徑三通一次擠壓成型方法，所述加熱工序管坯加熱至完全奧氏體化。
[0009]—種大口徑三通一次擠壓成型方法所使用的一次擠壓成型裝置，包括基座、滑臺、上滑塊、三通上模和三通下模，所述滑臺固定在基座上部，三通下模固定在滑臺上，基座上固定導(dǎo)柱，上滑塊穿過導(dǎo)柱、與導(dǎo)柱滑動配合，三通上模與滑塊固定，所述裝置還設(shè)有對稱設(shè)置的左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸分別由設(shè)置在基座兩側(cè)的支架支承，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸的活塞桿相對設(shè)置，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸的活塞桿分別連接側(cè)壓頭，側(cè)壓頭的直徑與三通上模的內(nèi)徑匹配。
[0010]上述大口徑三通一次擠壓成型裝置，兩支架中的其中一個為與基座固定連接的固定支架，另一個為與基座滑動連接的滑動支架。
[0011 ]上述大口徑三通一次擠壓成型裝置，固定支架、滑動支架分別設(shè)置兩個拉桿孔，兩根平行設(shè)置的且分別處于固定支架、滑動支架對角線位置的拉桿分別穿過拉桿孔，各拉桿端部設(shè)有螺母;位于所示裝置前部的拉桿位置高于位于裝置后部的拉桿位置。
[0012]上述大口徑三通一次擠壓成型裝置，固定支架、滑動支架分別經(jīng)連接組件與基座連接，連接組件由連接筋板和連接板構(gòu)成，與固定支架相連的連接板固接在基座在上部;在靠近滑動支架的基座處對稱設(shè)置限位塊，與滑動支架相連的連接板兩側(cè)與限位塊滑動連接。
[0013]上述大口徑三通一次擠壓成型裝置，側(cè)壓頭與活塞桿間為可拆卸連接。
[0014]本發(fā)明結(jié)合多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，針對大口徑三通單向熱擠壓工藝存在的弊端進行了改進:熱擠壓大口徑三通時采用三向擠壓工藝，即上模具先從徑向壓下，迫使母管中間部分向下模支管空間流動;然后沿軸向雙向同步側(cè)擠壓，產(chǎn)生軸向擠壓力，在支管已變形外凸的基礎(chǔ)上在側(cè)壓頭的作用下加大了支管外凸的趨勢。經(jīng)過交替進行的徑向下壓、軸向側(cè)壓，最終在上模具和側(cè)壓頭的三向擠壓下，在鍛造高溫狀態(tài)快速完成大口徑三通的熱擠壓成型。采用本發(fā)明方法一次加熱即可完成擠壓成型，大大節(jié)省因多次加熱耗費的時間和能源，生產(chǎn)效率大幅度提高;在擠壓過程軸向擠壓力作用下支管高度明顯高于現(xiàn)有工藝，后期可以直接去除包頂，而無需翻邊處理;可以基本消除主管內(nèi)孔內(nèi)8字現(xiàn)象;支管肩部壁厚無減薄現(xiàn)象，可更好的滿足后期探傷和熱處理的要求;本發(fā)明方法與傳統(tǒng)工藝相比管坯原材料節(jié)約20%左右。采用本發(fā)明方法加工的三通，后期加工量小，金屬流線自然完整，有利于三通的承壓。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明裝置的主視圖；
[0017]圖2是圖1的左視圖；
[0018]圖3是本發(fā)明裝置的軸測圖；
[0019]圖4固定支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5是圖4的俯視圖；
[0021 ]圖6滑動支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是圖6的俯視圖；
[0023]圖8是圖6中A處的局部放大視圖；
[0024]圖9是管還擠壓初始狀態(tài)的不意圖；
[0025]圖10管還擠壓完成狀態(tài)的不意圖；
[0026]圖11是壓扁后的管坯截面示意圖；
[0027]圖12是成品二通的不意圖。
[0028]圖中各標(biāo)號清單為:1、基座，2、固定支架，3、左側(cè)液壓缸，4、導(dǎo)柱，5、側(cè)壓頭，6、上滑塊，7、三通上模，8、三通下模，9、拉桿，10、滑動支架，11、右側(cè)液壓缸，12、滑臺，13、連接筋板，14、連接板，15、限位塊，16、管還。
【具體實施方式】
[0029]目前，新的三通設(shè)計規(guī)范傾向于支管與主管等直徑(等徑三通)。本發(fā)明方法適用于主管直徑Φ 219-813毫米、主管壁厚30-150毫米的等徑三通，及支管直徑與主管直徑之比大于等于0.8、支管壁厚與主管壁厚之比同直徑比的金屬三通熱擠壓加工。所述方法包括備料、加熱、預(yù)壓扁和熱擠壓工序。備料工序選用無縫鋼管作為坯料，按照下述方式確定坯料尺寸:參看圖12，若成品三通的主管直徑為D、長度為L、壁厚為t，支管直徑為D1、高度為H、壁厚為tl，則原料鋼管的直徑計算按照上式將計算結(jié)果向上圓整到原料公稱管直徑。原料鋼管的長度144=1>!1-(0.5?0.55)D，原料鋼管的壁厚t料=tl + (2?5)毫米。采用本發(fā)明方法，坯料的外徑和壁厚都小于傳統(tǒng)單向擠壓大口徑三通工藝所選用的坯料，雖然坯料的長度要大于傳統(tǒng)單向擠壓大口徑三通工藝所選用的坯料，但總體計算，原材料質(zhì)量節(jié)約20%左右。
[0030]選取坯料后將截取后的管坯加熱至奧氏體狀態(tài)，然后按照常規(guī)工序進行預(yù)壓扁，在預(yù)壓扁工序?qū)⒐芘鹘孛鏌釅簽槿鐖D11所示的扁圓形。
[0031]參看圖9，所述熱擠壓工序?qū)㈩A(yù)壓扁后的管坯16放置到設(shè)有支管孔的三通下模8內(nèi)，在三通下模內(nèi)，管坯截面的豎向尺寸大于橫向尺寸。三通下模由下模主管部位和下模支管部位組成，下模支管部位位于下模主管部位的中下部。下模主管部位的截面形狀為半圓環(huán)形，下模支管部位的截面為圓環(huán)形。三通上模7與擠壓裝置的上滑塊連接，三通上模的截面形狀為半圓環(huán)形。熱擠壓過程三通上模先從徑向壓下，迫使管坯中間部分向三通下模支管空間流動;然后沿軸向雙向同步側(cè)擠壓，產(chǎn)生軸向擠壓力，在支管已變形外凸的基礎(chǔ)上在側(cè)壓頭的作用下加大了支管的外凸高度;經(jīng)過2-4輪交替進行的徑向下壓、軸向側(cè)壓，將管坯擠壓至三通毛坯尺寸。徑向下壓、軸向側(cè)壓的輪數(shù)視被加工三通的壁厚確定，壁厚大的三通徑向下壓、軸向側(cè)壓的輪數(shù)相對增多。
[0032]本發(fā)明所述熱擠壓工序在一次擠壓成型裝置上實施。參看圖1-3，所述裝置包括基座1、滑臺12、上滑塊6、三通上模7和三通下模8?；茄b置的基礎(chǔ)件，滑臺固定在基座上部，三通下模固定在滑臺上。上滑塊位于滑臺上部，上滑塊與壓機的壓頭(圖中未畫出)連接，在壓機壓頭的驅(qū)動下上下運動。三通上模與上滑塊固定。三通上模和三通下模的位置上下對應(yīng)。為保證上滑塊動作的平穩(wěn)性，基座的四角處固定四根導(dǎo)柱4，上滑塊與各導(dǎo)柱滑動配合。在基座兩側(cè)設(shè)有對稱設(shè)置的左側(cè)液壓缸3、右側(cè)液壓缸11，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸分別由設(shè)置在基座兩側(cè)的支架支承，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸的活塞桿相對設(shè)置，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸的活塞桿分別連接側(cè)壓頭5，側(cè)壓頭的直徑與三通上模的內(nèi)徑匹配。側(cè)壓頭與活塞桿間為可拆卸連接，以便根據(jù)所加工三通的規(guī)格更換與其匹配的側(cè)壓頭。
[0033]參看圖3-8，兩支架中的其中一個為與基座固定連接的固定支架，另一個與基座滑動連接的滑動支架。在圖示實施例中，位于基座左側(cè)的支架為固定支架2，位于基座右側(cè)的支架為滑定支架10。固定支架、滑動支架分別經(jīng)連接組件與基座連接。連接組件由連接板14和數(shù)個并排設(shè)置的連接筋板13構(gòu)成，各連接筋板分別固接支架和連接板。與固定支架相連的連接板固接在基座在上部;在靠近滑動支架的基座處對稱設(shè)置兩塊限位塊15，與滑動支架相連的連接板兩側(cè)與限位塊滑動連接，滑動支架在外力作用下可以沿限位塊平移滑動。
[0034]參看圖1、圖3，為保證兩側(cè)油缸工作狀態(tài)穩(wěn)定，設(shè)置了兩根拉桿9。在固定支架和滑動支架上分別設(shè)置兩個拉桿孔，兩根平行設(shè)置的且分別處于固定支架、滑動支架對角線位置的拉桿分別穿過拉桿孔，各拉桿端部設(shè)有螺母;位于所示裝置前部的拉桿位置高于位于裝置后部的拉桿位置。拉桿的這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，在保證油缸工作狀態(tài)穩(wěn)定的前提下，可以便于下模完成移出動作。
[0035]以下給出本發(fā)明方法的一個具體實施例:
[0036]成品三通的主管直徑D = 276毫米，主管長度L = 520毫米，主管壁厚t = 40毫米，支管高度H=250毫米;主管直徑Dl = 273毫米，支管壁厚tl = 38毫米。
[0037]備料:根據(jù)成品三通的尺寸，選經(jīng)計算和圓整后用選用Φ 356X40的無縫鋼管切割管坯，144= 620毫米;材質(zhì)為20G。
[0038]加熱:管坯在加熱爐中加熱至950-970°(:，保溫1-1.5小時。
[0039]預(yù)壓扁:管坯熱壓為截面扁圓形，壓扁后管坯短軸長度為270-272_。
[0040]在一次擠壓成型裝置進行熱擠壓:將預(yù)壓扁后的管坯放置到三通下模內(nèi)，三通上模隨擠壓裝置的滑塊作用沿管坯徑向壓下，上模隨滑塊下壓70?80mm，此時管坯下部向下模支管部位凸出高度為45?56mm;然后位于擠壓裝置兩側(cè)的側(cè)壓頭同時沿管坯軸向側(cè)壓管坯，把已經(jīng)部分變長的主管坯料壓至600?610mm時停止，此時支管部位凸出高度為74?85mm;隨后，三通上模隨滑塊沿管坯徑向二次下壓，至三通上模、三通下模合模(下壓61?65mm)，此時支管部位凸出高度為120?128mm;最后，兩側(cè)壓頭同時沿管坯軸向二次側(cè)壓至三通毛坯要求長度530_，此時支管部位凸出高度為147?158_。
[0041]擠壓成型的三通毛坯件再經(jīng)過整形、平端口、熱處理、表面處理、檢測等工序制成金屬三通產(chǎn)品件。
【主權(quán)項】
1.一種大口徑三通一次擠壓成型方法，其特征在于，包括備料、加熱、預(yù)壓扁和熱擠壓工序，所述熱擠壓工序在一次擠壓成型裝置上實施;加熱后預(yù)壓扁的管坯放置到設(shè)有支管孔的三通下模內(nèi)，在三通下模內(nèi)，管坯截面的豎向尺寸大于橫向尺寸，三通上模與擠壓裝置的滑塊連接，三通上模先從徑向壓下，迫使管坯中間部分向三通下模的支管空間流動;然后沿軸向雙向同步側(cè)擠壓，產(chǎn)生軸向擠壓力，在支管已變形外凸的基礎(chǔ)上在側(cè)壓頭的作用下加大了支管的外凸；經(jīng)過2-4輪交替進行的徑向下壓、軸向側(cè)壓，將管坯擠壓至三通毛坯尺寸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑三通一次擠壓成型方法，其特征在于:所述備料工序按照下述方法確定原料鋼管的尺寸:若成品三通的主管直徑為D、長度為L、壁厚為t，支管直徑為D1、高度為H、壁厚為tl，則原料鋼管直徑的計算值1)料=(仙+2!?))/31，將計算出的D料向上圓整到原料鋼管的公稱直徑，原料鋼管的長度144=1^!1-(0.5?0.55)D，原料鋼管的壁厚t料= tl+(2?5)毫米。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑三通一次擠壓成型方法，其特征在于:所述加熱工序管還加熱至完全奧氏體化。4.一種如權(quán)利要求1-3中任一項大口徑三通一次擠壓成型方法所使用的一次擠壓成型裝置，包括基座(1)、滑臺(12)、上滑塊(6)、三通上模(7)和三通下模(8)，所述滑臺固定在基座上部，三通下模固定在滑臺上，基座上固定導(dǎo)柱，上滑塊穿過導(dǎo)柱、與導(dǎo)柱滑動配合，三通上模與滑塊固定，其特征在于:所述裝置還設(shè)有對稱設(shè)置的左側(cè)液壓缸(3)、右側(cè)液壓缸(11)，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸分別由設(shè)置在基座兩側(cè)的支架支承，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸的活塞桿相對設(shè)置，左側(cè)液壓缸、右側(cè)液壓缸的活塞桿分別連接側(cè)壓頭(5)，側(cè)壓頭的直徑與三通上模的內(nèi)徑匹配。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大口徑三通一次擠壓成型裝置，其特征在于:兩支架中的其中一個為與基座固定連接的固定支架(2)，另一個為與基座滑動連接的滑動支架(10)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大口徑三通一次擠壓成型裝置，其特征在于:固定支架、滑動支架分別設(shè)置兩個拉桿孔，兩根平行設(shè)置的且分別處于固定支架、滑動支架對角線位置的拉桿(9)分別穿過拉桿孔，各拉桿端部設(shè)有螺母;位于所示裝置前部的拉桿位置高于位于裝置后部的拉桿位置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大口徑三通一次擠壓成型裝置，其特征在于:固定支架、滑動支架分別經(jīng)連接組件與基座連接，連接組件由連接筋板(13)和連接板(14)構(gòu)成，與固定支架相連的連接板固接在基座在上部;在靠近滑動支架的基座處對稱設(shè)置限位塊(15)，與滑動支架相連的連接板兩側(cè)與限位塊滑動連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大口徑三通一次擠壓成型裝置，其特征在于:側(cè)壓頭與活塞桿間為可拆卸連接。
【文檔編號】B21C23/21GK105945087SQ201610486313
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】劉慶, 劉尚斌, 王召中, 吳軍, 霍秀麗
【申請人】渤海重工管道有限公司