CN102700223A - 异种材料双层管材的热胀形制备方法 - Google Patents

Abstract

异种材料双层管材的热胀形制备方法，它涉及一种双层管材的热胀形制备方法。该方法解决现有的异种材料双层管材的制备方法工艺复杂，效率低及产品质量差的问题。将外层管套在内层管的外部；对内层管两端进行密封；感应线圈套在外层管的外部，采用感应线圈对内层管进行加热，加热到200℃-900℃；将介质通入内层管，使内层管发生胀形并贴靠外层管，介质的压力为0.5MPa-30MPa；胀形结束后，卸除内层管内部压力，得到需要的双层管材。本发明用于制备异种材料双层管材。

Description

异种材料双层管材的热胀形制备方法

技术领域

本发明涉及一种双层管材的热胀形制备方法。

背景技术

双层复合管是由两种不同材料的管材复合而成的，综合利用了内层管与外层管的不同性能，使其在保持母材特性的同时具有更好的承压能力、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗冲击等性能，被广泛的应用于航天航空、汽车工业、化工设备及环保等领域。

传统的双层管制备方法主要有复合板卷焊、爆炸焊、堆焊、固定针挤压、离心铸造等。复合板卷焊法是采用经轧制复合获得的复合板带材，经裁切后进行卷曲，然后焊接得到后续复合管，该方法工艺复杂、设备投入大、成本高。爆炸焊法通过炸药爆轰产生的高压脉冲载荷，推动一种材料高速倾斜碰撞另一种材料，实现两种金属的冶金结合，该方法采用炸药做能源，适用于小批量生产。堆焊法是用焊接的方法，在母材的表面堆焊一层具有一定性能材料的工艺过程，该方法生产效率较低。固定针挤压法采取先分别制备两种不同成分的合金管材，然后通过固定针调节挤压比例，将两种管材套在一起进行固定针挤压，得到复合管材，该方法在挤压过程中，固定针不易固定，使得所得产品尺寸偏心严重，导致成品率不高。离心铸造法是先铸造外层金属后再浇注内层金属，从而得到双层管坯，该方法存在铸造组织不均匀，晶粒大，产品质量较差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种异种材料双层管材的热胀形制备方法，以解决现有的异种材料双层管材的制备方法工艺复杂，效率低及产品质量差的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述方法包括以下步骤：步骤一、将外层管套在内层管的外部，外层管内壁与内层管外壁之间保持均匀间隙0.5-5mm；步骤二、对内层管两端进行密封；步骤三、感应线圈套在外层管的外部，采用感应线圈对内层管进行加热，加热到200℃-900℃；步骤四、将介质通入内层管，使内层管发生胀形并贴靠外层管，介质的压力为0.5Mpa-30MPa；步骤五、胀形结束后，卸除内层管内部压力，得到需要的双层管材。

本发明具有以下有益效果：1、制备工艺简便易行、适用性强，产品质量好，可适用于大多数内层为金属、外层为非金属的双层管材的制备；2、制备所用装置结构简单、成本低；3、采用感应加热的方法对内层管进行加热，加热速度快，效率高。加热状态下内层管的胀形性能好，可实现初始径向间隙较大的异种双层管材制备；4、利用感应加热方法，可对内层管进行局部加热或整体加热，可实现双层管材的局部胀形结合以及较长双层管材的制备；5、采用高压气体作为胀形介质，可制备的双层管材的截面可为圆形，方形或异形。

附图说明

图1是具体实施方式二的异种材料双层管材的热胀形制备方法示意图；图2是具体实施方式四的异种材料双层管材的热胀形制备方法示意图；图3是异种材料双层管材的热胀形制备方法示意图(移动感应线圈进行加热且采用密封头密封)；图4是异种材料双层管材的热胀形制备方法示意图(移动管材进行加热且采用密封头密封)；图5是异种材料双层管材的热胀形制备方法示意图(移动感应线圈进行加热且采用聚氨酯环密封)，图6是异种材料双层管材的热胀形制备方法示意图(移动管材进行加热且采用聚氨酯环密封)；

其中1为内层管，2为外层管，3为支撑环，5为感应线圈，6为聚氨酯环，7为垫片，8为螺母，9为内置拉杆，P表示压力介质，V1表示感应线圈移动方向，V2表示管材移动方向。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的方法包括以下步骤：步骤一、将外层管2套在内层管1的外部，外层管2内壁与内层管1外壁之间保持均匀间隙0.5-5mm；步骤二、对内层管1两端进行密封；步骤三、感应线圈5套在外层管2的外部，采用感应线圈5对内层管1进行加热，加热到200℃-900℃；步骤四、将介质通入内层管1，使内层管1发生胀形并贴靠外层管2，介质的压力为0.5Mpa-30MPa；步骤五、胀形结束后，卸除内层管1内部压力，得到需要的双层管材。

外层管2为非金属管，内层管1为金属管。

具体实施方式二：结合图1-图6说明本实施方式，本实施方式的步骤一中在外层管2与内层管1之间设有两个支撑环3，每个支撑环3设在外层管2的端部。其他实施步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的步骤二中采用两个密封头4对内层管1密封，并在对两个密封头4施加外力，内层管1的两端紧贴在密封头4上；其他实施步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2、图5和图6说明本实施方式，本实施方式的步骤二中内层管1内设有拉杆9，拉杆9上设有两个封闭平面9-1，两个垫片7各设在内层管1的端部且通过螺母8固定，在垫片7与封闭平面9-1之间设有聚氨酯环6，通过拧紧螺母8，带动垫片7运动，聚氨酯环6受到压缩而发生膨胀，聚氨酯环6贴靠在内层管1的内壁上实现内层管1两端的密封，此种密封方式简单易行，不需施加外力即可实现。其他实施步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式五：结合图3-图6说明本实施方式，本实施方式的步骤三中感应线圈5对内层管1的加热方式有两种：一种方式为移动感应线圈5对内层管1加热，其中感应线圈5的匝数为4，长度为100mm，参见图3和图5；另一种方式为感应线圈5不动，移动内层管1进行加热，其中感应线圈5的匝数为4，长度为200mm，参见图4和图6。如此设置可以降低加热器功率，减少设备成本。其他实施步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式的步骤四中的介质为空气或氮气，此类介质容易获得并对环境无污染。其他实施步骤与具体实施方式一同。

工作原理：通过感应线圈5对金属材料的内层管1进行加热，加热速度快，效率高，而外层管2为非金属材料，感应线圈5对其不起作用。当内层管1上被加热的区域在内压的作用下发生塑性胀形并贴靠外层管2后，与其对应部位的外层管2也发生弹性胀形。当内压卸去后，外层管2不能收缩到初始状态，仍然保留了一定的弹性变形，使内层管1和外层管2之间形成过盈配合，从而实现了异种双层管材的紧密结合。

Claims (6)

1.一种异种材料双层管材的热胀形制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、将外层管(2)套在内层管(1)的外部，外层管(2)内壁与内层管(1)外壁之间保持均匀间隙0.5-5mm；步骤二、对内层管(1)两端进行密封；步骤三、感应线圈(5)套在外层管(2)的外部，采用感应线圈(5)对内层管(1)进行加热，加热到200℃-900℃；步骤四、将介质通入内层管(1)，使内层管(1)发生胀形并贴靠外层管(2)，介质的压力为0.5Mpa-30MPa；步骤五、胀形结束后，卸除内层管(1)内部压力，得到需要的双层管材。

2.根据权利要求1所述异种材料双层管材的热胀形制备方法，其特征在于步骤一中在外层管(2)与内层管(1)之间设有两个支撑环(3)，每个支撑环(3)设在外层管(2)的端部。

3.根据权利要求1或2所述异种材料双层管材的热胀形制备方法，其特征在于步骤二中采用两个密封头(4)对内层管(1)密封，并对两个密封头(4)施加外力，内层管(1)的两端紧贴在密封头(4)上。

4.根据权利要求1或2所述异种材料双层管材的热胀形制备方法，其特征在于步骤二中内层管(1)内设有拉杆(9)，拉杆(9)上设有两个封闭平面(9-1)，两个垫片(7)各设在内层管(1)的端部且通过螺母(8)固定，在垫片(7)与封闭平面(9-1)之间设有聚氨酯环(6)，通过拧紧螺母(8)，带动垫片(7)运动，聚氨酯环(6)受到压缩而发生膨胀，聚氨酯环(6)贴靠在内层管(1)的内壁上实现内层管(1)两端的密封。

5.根据权利要求1所述异种材料双层管材的热胀形制备方法，其特征在于步骤三中感应线圈(5)对内层管(1)的加热方式有两种：一种方式为移动感应线圈(5)对内层管(1)加热，其中感应线圈(5)的匝数为4，长度为100mm；另一种方式为感应线圈(5)不动，移动内层管(1)进行加热，其中感应线圈(5)的匝数为4，长度为200mm。

6.根据权利要求1所述异种材料双层管材的热胀形制备方法，其特征在于步骤四中的介质为空气或氮气。

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