CN101418878A

CN101418878A - 钛及钛合金波纹管制造方法

Info

Publication number: CN101418878A
Application number: CNA2008101594586A
Authority: CN
Inventors: 王刚; 崔令江; 张凯锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-04-29

Abstract

本发明涉及一种钛及钛合金波纹管制造方法，其按下述步骤进行：a.将钛或钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口；b.将管坯装入多层模结构的模具中；c.将管坯加热至纯钛或钛合金的热成形温度；d.向管坯内充入气体，充入气体的压力为1～1.5MPa，使管坯向外胀形；e.在模具轴向施加压缩载荷，使各模块压合；f.继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5～5.0MPa，使管坯完全充满模具成形，最后经冷却脱模即制成成品。本制造方法成形精度高，能承受较大内压，设备简单、成品率高、成本低，加热温度低、成形速度快，而且适应品种多，可制造几乎所有牌号的钛及钛合金波纹管。

Description

钛及钛合金波纹管制造方法

技术领域

本发明涉及波纹管的制造领域，更具体地讲，涉及钛及钛合金波纹管制造方法。

背景技术

我们知道，钛合金是一种性能良好的波纹管制造材料，其弹性、耐腐蚀性等性能均适合制造波纹管，但目前制作波纹管的方法均不适合生产钛及钛合金波纹管，波纹管的制作方法有液压成形、滚压成形、机械胀形、焊接成形、沉积成形和超塑成形等方法。沉积成形方法只能生产镍材；焊接成形的波纹管不能承受内压，因而不适合用于压力容器上使用；由于钛及钛合金的冷变形抗力大、回弹严重、塑性不高，冷加工性能差，采用液压成形、滚压成形和机械胀形等加工方法只能生产纯钛等塑性好的牌号，而且设备复杂，废品率较高；本申请人参与的中国发明专利02121323.2公开了一种超塑成形钛合金波纹管的生产技术，所述超塑成形方法利用很多钛合金具有天然超塑性的方法进行生产，但也存在着以下缺点：1.需要钛板材具有超塑性；2.成形速度慢，成形温度高。所以只能生产具有超塑性的钛合金，而且生产率较低，能耗高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种成形精度高，能承受较大内压，设备简单、成品率高、成本低，加热温度低、成形速度快，而且适应品种多的钛及钛合金波纹管制造方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种钛及钛合金波纹管制造方法，其特征是：其是按下述步骤进行的：a、将钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口；b、将管坯装入多层模结构的模具中；c、将管坯加热至钛合金的热成形温度650～900℃，低于超塑成形温度50℃以上；d、胀形过程向管坯内充入气体，充入气体的压力为0.8～2MPa，使管坯向外胀形；e、在模具轴向施加压缩载荷，使各模块压合；f、继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5～5.0MPa，使管坯完全充满模具成形，最后经冷却脱模即制成成品。

本发明在胀形过程中向管坯内充入的气体为惰性气体或氮气。在上述胀形过程中向管坯内充入气体后，保压时间为10～60分钟。在上述充满过程中，向管坯内加压后，保压时间5～30分钟。上述加工方法中还可使胀形过程和合模过程同时进行。

本发明利用钛合金在高温下塑性良好这一性质，采用气压胀形和轴向加载的方法生产钛及钛合金波纹管，从而为钛及钛合金波纹管制造提供了一种经济、有效、实用的生产技术。对照现有技术，本发明适于制造几乎所有牌号的钛及钛合金U形波纹管，其公称压力小于2.5MPa，其直径不受限制，特别适于加工波深参数大的波纹管。本发明的制造方法与焊接制造相比，能承受较大内压，而且成形精度高；与滚压成形和机械胀形相比，设备更简单、成品率高、成本低；与超塑成形相比，加热温度低、成形速度快，而且适应品种多。依照本发明，在波纹管加工过程中，由于加压胀形过程的压力一般大于工作压力的几倍至十几倍，因此成形件不需进行压力检测，且不存在残余压力；由于成形时的压力较小，因此模具的使用寿命长。

附图说明

图1是本发明中模具和管坯组装后的示意图；

图2是本发明中模具和管坯组装后装入热态气压成形机中的示意图；

图3是本发明中胀形完毕后的示意图；

图4是本发明中成形完毕后的示意图；

图中的标号为：1-压头，2-炉体，3-上模，4-中模，5-下模，6-管坯，6-1-充气口，8-上盖，9-底板，11-支撑架，12-拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明一种钛及钛合金波纹管制造方法，其是按下述步骤进行的：a、将钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口；b、将管坯装入多层模结构的模具中；c、将管坯加热至钛合金的热成形温度650～900℃(低于超塑成形温度50℃以上)；d、向管坯内冲入气体，充入气体的压力为0.8～2MPa，使管坯向外胀形；e、在模具轴向施加压缩载荷，使各模块压合；f、继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5～5.0MPa，使管坯完全充模，最后经冷却脱模即制成成品。在胀形过程中向管坯内充入的气体为惰性气体或氮气。在上述胀形过程中向管坯内充入气体后，保压时间为10～60分钟。在上述充满过程中，向管坯内加压后，保压时间5～30分钟。上述加工方法中还可使胀形过程和合模过程同时进行。具体实施例是：

实施例1：

图1至4图示说明了钛合金波纹管制造的各个阶段。

参见图1，本实施例的管坯是采用1.5mm厚的Ti-6Al-4V退火态薄板制成上下密封的管坯6，在管坯6下端有充气口6-1。成形模具采用多层模结构的模具，其模块数量为波纹数加1，下模5位于底板9上，上模3安装在上盖8下，中模4采用分瓣式结构，以便于脱模。在安装前，将管坯6外表面涂上高温抗氧化剂，以保护钛合金在高温下不被氧化，并在模具上与波纹管接触处喷涂石墨粉，其目的一是降低模具与管坯的摩擦，改善壁厚均匀性；二是便于成形件脱模。然后将管坯6与模具组装在一起，首先将下模5与底板9焊接在一起，将通气管10与管坯6的充气口6-1焊接在一起，并通过底板间沟槽引出。再将分瓣式结构的中模4装配在一起，并套装在管坯6的外面，最后安装上模3，并用拉杆12将上模3、中模4和下模5相连接，装配后的模具和管坯6如图1所示。将装配后的模具和管坯送入热态气压成形机中，放置在炉体2内部的支撑架11上，并开动热态气压成形机使压头1与上盖板8相接触，如图2所示。将管坯6加热至钛合金Ti-6Al-4V的热变形温度800℃，并保温15分钟。胀形过程中向管坯6内充入的气体为氩气，其压力为1.0MPa，并保压2分钟，使管坯6产生合适的塑性变形，此时管坯6的单波母线长略小于所加工波纹管的单波母线长，参见图3。胀形阶段筒体内部成形压力的大小和加压时间之间要协调，如成形压力低，加压时间短，则在模具压合后，波尖部分远离模具，继续胀形造成局部壁厚减薄量过大，波纹管壁厚不均匀，反之当成形压力高、加压时间长，这样引起筒体变形量过大以致不能合模。在合模过程中使热态气压成形机的压头1缓慢向下压，使上模3、中模4、下模5压合。在成形过程中，继续向管坯6内加气压至4.0MPa，并保压10分钟，使管坯完全充模，参见图4。最后充满阶段气压要合适，如气压过大，易使上、中、下模合不严，影响成形件的精度，如气压过小，则导致强度高焊缝处充模不足。最后的步骤是放出成形的波纹管7内的氩气，抬起压头1，在炉体2内冷却至室温，并出炉脱模。

实施例2

本实施例的管坯是采用1.2mm厚的纯钛TA5退火态薄板制成上下密封的管坯6，本实施例与实施例1的步骤基本相同，不同的是胀形和充满时的加工参数与实施例1有所不同，在将装配后的管坯6送入热态气压成形机中之后，下一步是将管坯6加热至纯钛的热变形温度780℃，并保温15分钟。胀形过程中向管坯6内充入的气体为氩气，其压力为0.9MPa，并保压3分钟，使管坯6产生合适的塑性变形。在合模过程中使热态气压成形机的压头1缓慢向下压，使上模3、中模4、下模5压合。在成形过程中，继续向管坯6内加气压至3.5MPa，并保压10分钟，使管坯完全充模(同样参阅图4)，后面的步骤和参数均与实施例1相同。

Claims

1.一种钛及钛合金波纹管制造方法，其特征在于：其按下述步骤进行：a、将钛或钛合金无缝管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充气口；b、将管坯装入多层模结构的模具中；c、将管坯加热至钛或钛合金的热成形温度；d、胀形过程，向管坯内充入气体，充入气体的压力为1～1.5MPa，使管坯向外胀形；e、合模过程，在模具轴向施加压缩载荷，使各模块压合；f、继续向管坯内增加气压，使其压力达到2.5～5.0MPa，使管坯完全充满模具成形，最后经冷却脱模即制成成品。

2、根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于所述热成形温度介于650～900℃之间。

3、根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于胀形过程中向管坯内充入的气体为惰性气体或氮气。

4、根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于所述胀形过程中向管坯内充入气体后，保压1～15分钟。

5、根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的的制造方法，其特征在于所述成形过程中，向管坯内加压后，保压5～20分钟。

6、根据权利要求1所述的钛及钛合金波纹管的制造方法，其特征在于在装模前，将管坯外表面涂上高温抗氧化剂，并在模具上与波纹管接触处喷涂石墨粉或其它高温润滑剂。