CN101623717B - 一种d型铜管的制造方法及其成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种D型铜管的制造方法及其成型装置，其方法包括以下步骤：I：圆管的制作；II：一次变形：在圆铜管中穿入芯棒，对圆铜管进行径向挤压，制得椭圆管；III：二次变形：采用圆滚模具对椭圆管进行压滚，制得D型铜管。其成型装置包括机架，驱动组件、推进组件、芯棒和滚轮模具，滚轮模具可离合固定在机架上，它还包括外模和变形轮；变形轮可转动固定在机架上。本发明的制造方法，制作相应的圆铜管后，采用二次冷挤压变形后制得，具有能耗小，工艺简单、生产成本低的优点，同时，由于省略了酸洗等工艺，使生产过程更为环保。成型装置可利用现有的冷轧改进完成，因此运行稳定，投入省，有利于保证产品质量、降低生产成本。

Description

一种D型铜管的制造方法及其成型装置 

技术领域

本发明涉及D型铜管的制造方法及其成型装置，更具体说是一种用作中频或高频电炉感应导线的D型铜管的制造方法及其成型装置。 

背景技术

中高频感应炉是利用电磁感应原理加热和溶化金属，这是一种较理想的加热工艺，已经广泛应用于金属熔炼、焊接、表面淬火等加工和热处理过程。 

中高频电炉工作时，其感应圈有较大的电流通过，其电流甚至上万安培的，因此很容易使导线发热，影响感应圈导线的导电性能和其它机械性能，为此，现有的中高频电炉感应圈导线在导线的轴向设有通水孔，电炉工作时通过通水孔的流水对感应圈导线进行冷却。 

目前，国内中高频电炉感应圈导线基本采用等边方管，在国外(如韩国)的一些中高频电炉感应圈导线已经采用D型偏心管，由于感应圈的设计制作时，导线需盘成线圈状，由于方管在制作感应器时，感应器电流为内侧导电，大半径一侧面不需要较大的壁厚，而D型管则不存在这种情况。根据调查得知，在中高频电炉，感应圈导线采用而D型管比采用方管可节约铜材15-30％。 

经调查分析，国内中高频电炉感应圈导线没有推广采用D型管的主要原因是D型管的生产技术。或生产成本太高，或在中高频环境下铜管性能达不到使用要求。本申请人在国内还未检索到中高频电炉感应圈D型管导 线的生产方法。 

另外，国家知识产权局2008年8月13日公开的“D型铜管的制作加工方法”(CN101239361)专利文献，介绍了的D型铜管的制作方法为：熔铸、加热、挤压、精整、酸洗、检查、制头、拉伸、矫直、切头、清洗、精整、检查、入库；其中的挤压工艺和拉伸工艺为：采用过渡性相似D型管挤压和过渡性相似D型管拉伸及成品拉伸，替代现有的圆形铜管材加工中的挤压和拉伸工艺方法，该发明解决了我国目前D型铜管属于不完全对称型异型管材的技术问题。首先，上述D型管主要用于大型输变电设备的高压开关柜中导电用的母线材料；其次，在生产上具有加热、酸洗等工艺，不但能耗大、产生环境污染，而且其工序也比较复杂，生产成本大；再次，由于采用加热挤压，因此，用作中高频电炉感应圈D型管导线，其机械性能也有待于提高。 

发明内容

针对上述问题，本发明拟解决的问题是提供一种能耗小，工艺简单、环保，生产成本低的D型铜管的制造方法及其成型装置，适合用作中高频电炉感应圈D型管导线。 

为解决上述问题，本发明采用了以下技术方案： 

D型铜管的制造方法，设定D型铜管横截面中，弧形段的厚度为d，直筋的厚度为D、D型铜管横截面积为S，d∶D＝1∶1.1-2，它包括以下步骤： 

I：圆管的制作 

制作壁厚为d的圆铜管，所述圆铜管横截面面积为S1，S1要求满足：S＜S1≤1.2S； 

II：一次变形 

在圆铜管中穿入芯棒，对圆铜管进行径向挤压，制得椭圆管； 

所述芯棒的横截面与所需制得D型铜管内孔的形状相匹配，即其具有一个平面端和一个圆弧面；所述对圆铜管进行径向挤压的方向是芯棒D型平面端的二侧；所述椭圆管的厚度仍为d、横截面面积仍为S1。 

III：二次变形 

保持芯棒在椭圆管内，芯棒圆弧面对应的椭圆管部分置于外模内，再采用滚轮模具对椭圆管进行压滚，制得D型铜管； 

所述外模的横截面与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配；所述滚轮模具的周面具有弧高逐渐变浅的圆弧槽，所述圆弧槽的形状与椭圆管的外周相匹配；所述对椭圆管进行压滚的方向为芯棒的平面端对应方向；所述压滚的进料速度与出料速度为S1∶S。 

所述S1最好满足：1.05S＜S1≤1.15S。所述二次变形中的每次进料长度为9-40毫米，即进料9-40毫米后，滚轮模具对椭圆管进行往复压滚。所述每次进料，滚轮模具对椭圆管往复压滚次数是一次或二次以上。 

上述方法所采用的D型铜管的成型装置，它包括机架，驱动组件、推进组件、芯棒和滚轮模具，所述驱动组件、推进组件、芯棒固定在机架上，滚轮模具可离合固定在机架上，芯棒与机架的固定处为芯棒固定端，所述驱动组件包括驱动机、与驱动机传动连接的传动装置，它还包括外模和变形轮，所述外模的横截面与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配；所述变形轮在外模与芯棒固定端之间，可转动固定在机架上，所述芯棒的横截面与所需制得的D型铜管内孔的形状相匹配，即其具有一个平面端和一个圆弧面；所述滚轮模具的周面具有弧高逐渐变浅的圆弧槽，所述圆弧槽 的形状椭圆管外周向匹配。 

所述变形轮的周面具有形状与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配凹槽。所述变形轮为一组或二组以上，每组变形轮包括二个水平安装的圆盘。 

本发明的D型铜管的制造方法，制作相应的圆铜管后，采用二次变形后制得，而且二次变形均为冷挤压，与传统工艺相比具有能耗小，工艺简单、生产成本低的优点，同时，由于省略了酸洗等工艺，使生产过程更为环保。而且冷挤压工艺使D型铜管的晶相结构一致、晶粒度小，具有良好的机械性能，能满足用作中高频电炉感应圈D型管导线的要求。采用本发明的D型铜管的成型装置，使采用二次变形在一个设备中完成，并且本发明的D型铜管的成型装置可利用现有的冷轧改进完成，因此设备运行相对比较稳定，投入也比较省，有利于保证产品质量、降低生产成本。 

附图说明

图1是本发明的D型铜管的结构示意图； 

图2是用作原料的铜管的结构示意图； 

图3是一次变形后椭圆管的结构示意图； 

图4是本发明D型铜管的成型装置的结构示意图； 

图5是芯棒横截面结构图； 

图6是滚轮模具的结构示意图； 

图7是图6A-A向剖视图； 

图8是变形轮的结构示意图。 

图中：1-机架，2-推进组件，3-芯棒，4-滚轮模具，5-驱动机，6-传动装置，7-外模处，8-变形轮，9-平面端，10-圆弧面，11-圆弧槽，12-芯 棒固定端，13-凹槽。 

具体实施方式

先对本发明的D型铜管的制造方法进行介绍，参见图1，设定D型铜管横截面中，弧形段的厚度为d，直筋的厚度为D、D型铜管横截面积为S，且满足d∶D＝1∶1.1-2，其特征在于它包括以下步骤： 

I：圆管的制作 

制作壁厚为d的圆铜管(参见图2)，所述圆铜管横截面面积为S1，S1要求满足：S＜S1≤1.2S，最好为1.05S＜S1≤1.15S。在本步骤可采用现有圆铜管的生产工艺完成，因此，不再对本步骤的进行展开描述。 

II：一次变形 

在圆铜管中穿入芯棒，对圆铜管进行径向挤压，制得椭圆管(参见图3)。 

关于芯棒，在D型铜管的成型装置中还将描述，所述芯棒的横截面与所需制得D型铜管内孔的形状相匹配，即其具有一个平面端和一个圆弧面。所述对圆铜管进行径向挤压的方向是芯棒D型平面端的二侧。所述椭圆管的厚度仍为d、横截面面积仍为S1。这一步骤的主要目的，一方面是D型铜管的弧形段进行成型，另一方面是为了一次变形的椭圆管能够进入到二次变形的外模内。 

III：二次变形 

保持芯棒在椭圆管内，芯棒圆弧面对应的椭圆管部分置于外模内，再采用滚轮模具对椭圆管进行压滚，制得D型铜管。 

所述外模的横截面与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配；所述滚轮模具的周面具有弧高逐渐变浅的圆弧槽，所述圆弧槽的形状与椭圆管的 外周相匹配；所述对椭圆管进行压滚的方向为芯棒的平面端对应方向；所述压滚的进料速度与出料速度为S1∶S。 

所述二次变形中的每次进料长度为9-40毫米，即进料9-40毫米后，滚轮模具对椭圆管进行往复压滚。 

所述每次进料，滚轮模具对椭圆管往复压滚次数是一次或二次以上。 

下表是10个实施例的成型效果(包括能否成型及尺寸精度) 

实施例	d∶D	圆铜管截面积S1	进料长度	压滚次数	效果
						1	1∶1.1	1.01S	9毫米	1次	好
2	1∶1.3	1.05S	40毫米	2次	一般
						3	1∶1.5	1.1S	20毫米	3次	好
4	1∶1.8	1.15S	30毫米	1次	一般
						5	1∶2	1.2S	15毫米	2次	好
6	1∶1.1	1.2S	25毫米	1次	较好
						7	1∶1.3	1.15S	35毫米	3次	好
8	1∶1.5	1.1S	12毫米	1次	好
						9	1∶1.8	1.05S	38毫米	2次	一般
10	1∶2	1.02S	22毫米	1次	较好

接下来介绍本发明的D型铜管的成型装置，如图4所示，它包括机架1，驱动组件、推进组件2、芯棒3和滚轮模具4，所述驱动组件、推进组件2、芯棒3固定在机架1上，滚轮模具4可离合固定在机架1上，滚轮模具4压滚时，滚轮模具4与机架1为合状态，对铜管具有较大的压力，在进料时滚轮模具4与机架1为分离状态，对铜管具有较小的压力。芯棒 3与机架1的的固定处为芯棒固定端12，所述驱动组件包括驱动机5、与驱动机5传动连接的传动装置6。由于本发明的D型铜管的成型装置是由现有技术中冷轧机改进的，上述结构与现有技术中冷轧机的相应结构没有本质区别，因此仅作简单描述。 

本发明D型铜管的成型装置最主要的特点是它还包括外模7和变形轮8，所述外模7的横截面与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配。所述变形轮8在外模7与芯棒固定端12之间，可转动固定在机架1上。 

参见图5，所述芯棒3的横截面与所需制得的D型铜管内孔的形状相匹配，即其具有一个平面端9和一个圆弧面10。 

参见图6、图7，所述滚轮模具4的周面具有弧高逐渐变浅的圆弧槽11，所述圆弧槽11的形状椭圆管外周向匹配。 

参见图8，所述变形轮8的周面具有形状与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配凹槽13。所述变形轮8为一组或二组以上，每组变形轮8包括二个水平安装的圆盘。 

下面结合D型铜管的成型装置及方法，描述本发明的D型铜管的制造过程，设定D型铜管弧形段的厚度d为4毫米，直筋的厚度为D为6毫米、D型铜管横截面积为S为730平方毫米，这时d∶D＝1∶1.5。 

采用现有圆铜管的生产设备，制作外径65毫米、内径57毫米的圆铜管，其圆铜管壁厚为4毫米的圆铜管，所述圆铜管横截面面积S1为766平方毫米。 

在圆铜管中穿入芯棒，由于所述变形轮8可转动固定在外模7与芯棒固定端12之间的机架1上，且变形轮8的周面具有形状与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配凹槽13，因此圆铜管在推进组件2的推动下朝铜 管轴的方向移动，将圆铜管挤压轧制成椭圆管。 

铜管继续移动，椭圆管部分(需制得D型铜管的弧形面)固定在外模上，采用滚轮模具4对椭圆管进行压滚，每次进料长度为15毫米，即滚轮模具4对椭圆管进行往复压滚，然后滚轮模具4分离，再次进料15毫米，再次压滚……。所述压滚的进料速度与出料速度为1∶1.05。制得D型铜管，D型铜管弧形段的厚度d为4毫米，直筋的厚度为D为6毫米、D型铜管横截面积为S为730平方毫米。 

Claims (7)

1.一种D型铜管的制造方法，设定D型铜管横截面中，弧形段的厚度为d，直筋的厚度为D、D型铜管横截面积为S，d∶D＝1∶1.1-2，其特征在于它包括以下步骤：

I：圆管的制作

制作壁厚为d的圆铜管，所述圆铜管横截面面积为S1，S1要求满足：S＜S1≤1.2S；

II：一次变形

在圆铜管中穿入芯棒，对圆铜管进行径向挤压，制得椭圆管；

所述芯棒的横截面与所需制得D型铜管内孔的形状相匹配，即其具有一个平面端和一个圆弧面；所述对圆铜管进行径向挤压的方向是芯棒D型平面端的二侧；所述椭圆管的厚度仍为d、横截面面积仍为S1；

III：二次变形

保持芯棒在椭圆管内，芯棒圆弧面对应的椭圆管部分置于外模内，再采用滚轮模具对椭圆管进行压滚，制得D型铜管；

所述外模的横截面与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配；所述滚轮模具的周面具有弧高逐渐变浅的圆弧槽，所述圆弧槽的形状与椭圆管的外周相匹配；所述对椭圆管进行压滚的方向为芯棒的平面端对应方向；所述压滚的进料速度与出料速度为S1∶S。

2.根据权利要求1所述的D型铜管的制造方法，其特征在于所述S1要求满足：1.05S＜S1≤1.15S。

3.据权利要求1或2所述的D型铜管的制造方法，其特征在于所述二次变形中的每次进料长度为9-40毫米，即进料9-40毫米后，所述滚轮模具对椭圆管进行往复压滚。

4.据权利要求3所述的D型铜管的制造方法，其特征在于所述每次进料，滚轮模具对椭圆管往复压滚次数是一次或二次以上。

5.根据权利要求1所述的D型铜管的成型装置，它包括机架(1)，驱动组件、推进组件(2)、芯棒(3)和滚轮模具(4)，所述驱动组件、推进组件(2)、芯棒(3)固定在机架(1)上，滚轮模具(4)可离合固定在机架(1)上，芯棒(3)与机架(1)的固定处为芯棒固定端(12)，所述驱动组件包括驱动机(5)、与驱动机(5)传动连接的传动装置(6)，其特征在于它还包括外模(7)和变形轮(8)，所述外模(7)的横截面与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配；所述变形轮(8)在外模(7)与芯棒固定端(12)之间，可转动固定在机架(1)上，所述芯棒(3)的横截面与所需制得的D型铜管内孔的形状相匹配，即其具有一个平面端(9)和一个圆弧面(10)；所述滚轮模具(4)的周面具有弧高逐渐变浅的圆弧槽(11)，所述圆弧槽(11)的形状椭圆管外周向匹配。

6.根据权利要求5所述的D型铜管的成型装置，其特征在于所述变形轮(8)的周面具有形状与所需制得的D型铜管的弧形段外侧匹配凹槽(13)。

7.根据权利要求5所述的D型铜管的成型装置，其特征在于所述变形轮(8)为一组或二组以上，每组变形轮(8)包括二个水平安装的圆盘。

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