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CN104475479A - 一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺 - Google Patents

一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺 Download PDF

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郝庆乐
李奎
陆钢
刘亚东
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Abstract

本发明提供一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，属于金属压力加工技术领域。该工艺过程为：(1)选择合适的管坯，管坯除鳞、切定尺；(2)将管坯安装到送料机构上，确保芯模装置穿过管坯内孔；(3)将芯模装置进给至固定位置，使芯头部分位于模具定径区内；(4)进料机构将管坯送至旋锻机箱内旋锻；(5)重复(2)～(4)过程，经1～3道次至成型过程完成。本发明简单易行，产品尺寸精度高(±0.02～±0.08mm)，避免了现有拉拔工艺制备的小口径厚壁金属管中易出现的内壁裂纹、凹坑、折叠等缺陷，可用于各种金属材质小口径厚壁管的成型。

Description

一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺
技术领域
本发明涉及金属压力加工技术领域，特别是指一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺。
背景技术
工业上常把外径和壁厚之比(D/S)小于20的钢管称为厚壁管，厚壁管主要用作石油地质钻探管、柴油机高压油管、液体输送管、锅炉管等。
热轧小口径厚壁金属管容易造成管坯内孔呈六方或三角形，因此目前制造小口径厚壁金属管主要采用多道次冷拔或冷拔(轧)的方法，其工艺通常为先以固定芯棒冷拔或轧，最后无芯棒拔制(空拔)成型，具体道次由工艺决定。这种工艺存在一定的问题，首先，拉拔时管件受“两压一拉”的应力状态，这种基本应力与附加应力的叠加容易使产品表面产生缺陷，进而导致其不能满足使用要求或者使用寿命不长。其次，在成型高精度管坯时，该工艺因不使用芯棒导致其产品很难满足其内孔精度要求。另外，当产品内孔很小时，拉拔成型过程中芯棒和芯杆太细极易断裂。因此，小口径厚壁金属管的生产质量得不到保障。
旋锻作为金属塑性加工的一个重要分支，其产品具有尺寸精度高、力学性能好、成本低廉等优点，且旋锻加工范围很广，直径在0.4mm～355mm之间的管棒线材可采用该工艺进行成形。旋锻工艺有两个基本特征。第一个特征是高频率的脉冲锻压。锻造时，坯料伴随着每次锻压的变形量很小，这一特点使坯料金属流动的路径较短，摩擦阻力较小，与此同时高频率(2000次/分钟以上)变形产生的变形热使坯料的温度不降低甚至提高，降低了坯料的变形抗力，因此，旋锻工艺可以大大减少工件变形所需的变形力。第二个特征是多向锻打。锻造时，坯料受到多个锤头同步径向打击，使其被锻部位始终处于三向压应力状态，有利于提高金属的塑性，同样有利于工件的变形，并避免缺陷的产生。因此，旋锻技术对于解决目前冷拔小口径厚壁金属管工艺中出现的产品缺陷问题具有重要意义。
申请号为ZL201310030114.6的专利公开了一种高导电率高硬度微孔铜管制造方法，其制造工艺也是利用旋锻技术成型厚壁管，但与本发明不同的是其芯棒是长钢丝，且其产品限于孔径为3mm以下铜管。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺。
该工艺的主要步骤如下：
(1)选择合适的管坯，管坯除鳞、切定尺；
(2)将管坯安装到送料机构上，确保芯模装置穿过管坯内孔；
(3)将芯模装置进给至固定位置，使芯头部分位于模具定径区内；
(4)进料机构将管坯送至旋锻机箱内旋锻；
(5)重复步骤(2)～(4)，经1～3道次至成型过程完成。
其中，选择的管坯外径要比产品外径大2～10mm，以满足减壁量要求；管坯除鳞采用酸洗或喷丸的方法进行，定尺长度为0.5～6m。芯模装置的芯杆和芯头为一体结构，防止芯杆或芯头断裂；芯杆与芯头过渡锥角β＝5～8°，小于模具圆锥半角α；芯头部分长度为模具定径区长度的1/3～1/2。管坯进给速度为0.5～1.5m/min，道次减径率5％～50％。
该工艺能够生产外径在5～30mm，壁厚1.5mm～10mm的厚壁管，所得产品尺寸精度为±0.02～±0.08mm。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，采用旋锻技术制备小口径厚壁金属管，该工艺简单易行，所得产品尺寸精度高，避免了现有拉拔工艺制备的小口径厚壁金属管中易出现的内壁裂纹、凹坑、折叠等缺陷，可用于各种金属材质小口径厚壁管的成型。
附图说明
图1为本发明的一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管工艺中模具、芯模、管坯的相对位置示意图；
图2为本发明所使用的芯模示意图。
[主要元件符号说明]
1-芯杆；2-芯头；3-管坯；4-模具；L-模具定径区长度；Lm-芯头长度。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的拉拔工艺制备的小口径厚壁金属管中易出现的内壁裂纹、凹坑、折叠等问题，提供一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺。
如图1所示为本发明工艺中模具、芯模、管坯的相对位置示意图，图2为本发明工艺中芯模示意图，其中，芯杆1与芯头2为一体结构，芯杆1与芯头2过渡锥角β＝5～8°，小于模具4圆锥半角α，芯头长度Lm为模具定径区长度L的1/3～1/2，使用该工艺时，芯模装置需穿过管坯3内孔。
实施例1
(1)选择规格为Φ8×1.5mm的紫铜管作为管坯，经酸洗后，定尺长度为6m。
(2)将管坯安装到送料机构上，确保芯模装置穿过管坯内孔；
(3)将芯模装置进给至固定位置，使芯头部分位于模具定径区内；
(4)进料机构将管坯送至旋锻机箱内旋锻；
经一道次旋锻后产品规格为Φ5×2mm。模具圆锥半角α＝10°，芯模过渡锥角β＝8°，芯头直径1mm，长20mm，减径率约37.5％，管坯送进速度0.5m/min，最终产品尺寸精度±0.02mm～±0.05mm，内孔边缘齐整，无显微裂纹。
实施例2
(1)选择规格为Φ18×5.5mm的304无缝钢管作为管坯，经酸洗后，定尺长度为1m。
(2)将管坯安装到送料机构上，确保芯模装置穿过管坯内孔；
(3)将芯模装置进给至固定位置，使芯头部分位于模具定径区内；
(4)进料机构将管坯送至旋锻机箱内旋锻；
经第一道次旋锻后产品规格为Φ16×6mm。模具圆锥半角α＝8°，芯模过渡锥角β＝6°，芯头直径4mm，长40mm，减径率为11％，管坯送进速度1.5m/min。
经第二道次旋锻后产品规格为Φ14×6mm。模具圆锥半角α＝8°，芯模过渡锥角β＝6°，芯头直径2mm，长50mm，减径率为12.5％，管坯送进速度1.2m/min，最终产品尺寸精度±0.04mm～±0.06mm，内孔边缘齐整，无显微裂纹。
实施例3
(1)选择规格为Φ34×9mm的20#无缝钢管作为管坯，经酸洗后，定尺长度为0.5m。
(2)将管坯安装到送料机构上，确保芯模装置穿过管坯内孔；
(3)将芯模装置进给至固定位置，使芯头部分位于模具定径区内；
(4)进料机构将管坯送至旋锻机箱内旋锻；
经一道次旋锻后产品规格为Φ30×10mm。模具圆锥半角α＝7°，芯模过渡锥角β＝5°，芯头直径10mm，长60mm，减径率约12％，管坯送进速度0.8m/min，最终产品尺寸精度±0.05mm～±0.08mm，内孔边缘齐整，无显微裂纹。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选择合适的管坯，管坯除鳞、切定尺；
(2)将管坯安装到送料机构上，确保芯模装置穿过管坯内孔；
(3)将芯模装置进给至固定位置，使芯头部分位于模具定径区内；
(4)进料机构将管坯送至旋锻机箱内旋锻；
(5)重复步骤(2)～(4)，经1～3道次至成型过程完成。
2.根据权利要求1所述的一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，选择的管坯外径比产品外径大2～10mm；管坯用酸洗或喷丸的方法除鳞，定尺长度为0.5～6m。
3.根据权利要求1所述的一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，芯模装置的芯杆和芯头为一体结构，芯杆与芯头过渡锥角β＝5～8°，小于模具圆锥半角α；芯头部分长度为模具定径区长度的1/3～1/2。
4.根据权利要求1所述的一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，管坯进给速度为0.5～1.5m/min，道次减径率5％～50％。
5.根据权利要求1所述的一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，其特征在于：该工艺适用于各类金属材质小口径厚壁管的成型，能够生产外径在5～30mm，壁厚1.5mm～10mm的厚壁管。
6.根据权利要求1所述的一种利用旋锻技术制备小口径厚壁金属管的工艺，其特征在于：该工艺所得产品尺寸精度为±0.02～±0.08mm。
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