CN103909125A - 等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，属于金属塑性成形技术领域。首先，对模具、等直径芯棒、实心圆柱坯表面进行润滑处理；将等直径芯棒连接在支撑架后推入模具型腔的弯曲端内；调整等直径芯棒与模具四周的间隙等距并固定；将实心圆柱坯加热后放入模具；通过冲头对实心圆柱坯施加轴向挤压，使其发生穿孔及塑性变形；移开上模，去除等直径芯棒，获得等壁厚弯管。本发明金属实心圆柱坯在模具与等直径芯棒内外协同支撑作用下，进行挤压穿孔并弯曲变形，消除了传统由空心管坯成形成弯管时易出现的壁厚不均匀缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种弯管的弯曲挤压成形方法，具体讲是一种等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，属于金属塑性成形技术领域。
背景技术
在石化、电力、冶金等工业中，为输送气体、液体或带固体颗粒的流体而大量地使用管道系统。管道系统由直管、管件和泵阀组成，弯管是一种重要的管件，且数量较多。
传统弯管的成形主要有压弯、绕弯、推弯等方法，但其成形弯管的弯曲段外弧位置均易出现减薄，内弧位置出现明显增厚。而在实际使用过程中，其壁厚较薄的位置反而是流体冲击较为频繁的位置，常常最先失效，影响管道系统的正常、稳定运行。
目前，现有技术仍局限在采用直管为坯料，进行二次弯曲加工获得弯管，通过调整局部变形量、减小摩擦系数、施加反向推力等方法，虽然可以在一定程度上缓解管材弯曲成形的成形缺陷，但仍无法从根本上消除弯管壁厚不均匀的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种操作简便、壁厚均匀的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，包括以下步骤:
1)、选取模具、等直径芯棒及金属实心圆柱坯并进行润滑处理；
2)、将等直径芯棒连接在支撑架上并置入模具的型腔弯曲端内；
3)、调整等直径芯棒的位置与模具型腔四周等距并固定；
4)、将金属实心圆柱坯加热到变形温度后置入模具内；
5)、通过冲头推动挤压金属实心圆柱坯使其发生穿孔及弯曲塑性变形，在等直径芯棒和模具的内外支撑下，成形等壁厚弯管；
6)、移除成形后的等壁厚弯管内的等直径芯棒，并将其两端切割，获得最终的等壁厚弯管。
2、根据权利要求1所述的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，其特征在于：所述步骤1)中润滑处理过程为在模具、等直径芯棒及金属实心圆柱坯表面涂敷MoS2润滑剂、润滑油或石墨润滑剂。
本等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法中，所述等直径芯棒为ZG0Cr25Ni20、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG3Cr20Ni14或ZG1Cr25Ni20Si2。
本等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法中，所述步骤5)中冲头推制速度为1-2mm/s。
本等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法中，所述金属实心圆柱坯为不锈钢、铝合金、碳钢、镁合金或钛合金材质。
本发明的有益效果在于：(1)、本发明金属实心圆柱坯在模具与等直径芯棒内外协同支撑作用下，进行挤压穿孔并弯曲变形，消除了传统由空心管坯成形成弯管时易出现的壁厚不均匀缺陷；(2)、本发明制造成本低，不需要新的成形设备，成形后内部芯棒容易脱出，成形效率高。
附图说明
图1为本发明等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法步骤流程图；
图2为本发明中等直径芯棒安装在支撑架后置入模具内的结构剖视图；
图3为本发明置入模具内的实心圆柱坯与冲头连接的结构示意图；
图4为弯曲挤压成形后的等壁厚弯管主视图；
图5为弯曲挤压成形后的等壁厚弯管截面图；
图中，1-模具，2-等直径芯棒，3-支撑架，4-实心圆柱坯，5-冲头；图2中(a)为(b)的A-A剖视图，(b)为左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明中的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法作详细说明。
实施例1
1)、采用直径为100mm的316L不锈钢实心圆柱坯4，实心圆柱坯其轴向长度约为300mm；采用直径为60mm、为硬度150HB的ZG0Cr25Ni20作为等直径芯棒2；
2)、对成形所需要的模具1、等直径芯棒2及不锈钢实心圆柱坯4表面涂敷MoS2(二硫化钼)润滑剂；
3)、将的等直径芯棒2连接在支撑架3上，并置入模具1的型腔弯曲端内，如图2所示；
4)、调整等直径芯棒2的位置，使其与模具1四周的间隙等距并固定；
5)、将不锈钢实心圆柱坯4加热至变形温度1070℃后置入模具1内，并进行合模；
6)、将模具1与冲头5连接，通过冲头5施加轴向挤压推动实心圆柱坯4运动，推制速度为2mm/s，当316L不锈钢实心圆柱坯4与等直径芯棒2接触时，冲头5挤压实心圆柱坯4发生塑性变形，在内支撑等直径芯棒2和外支撑模具1的共同作用下，形成等壁厚弯管，如图3所示；
7)、移去模具1，去除等壁厚弯管内的等直径芯棒2，将弯曲成形后的等壁厚弯管的两端的工艺段进行切割，获得壁厚约为20mm的316L不锈钢等壁厚弯管。
实施例2中采用轴向长度约为240mm、直径为80mm的5083铝合金实心圆柱坯；采用直径为50mm、硬度为150HB的ZG1Cr18Ni9Ti作为等直径芯棒；在在模具、等直径芯棒和实心圆柱坯表面涂敷润滑油；铝合金实心圆柱坯的加热温度为400℃；冲头推制速度为1.5mm/s，其他步骤与实施例1相同。
实施例3中采用轴向长度约为320mm、直径为200mm的TC4钛合金实心圆柱坯；采直径为80mm、硬度为150HB的 ZG1Cr25Ni20Si2作为等直径芯棒；在模具、等直径芯棒2和实心圆柱坯4表面涂敷石墨润滑剂；钛合金实心圆柱坯的加热温度为900℃；冲头5推制速度为1mm/s，其他步骤与实施例1相同。
本发明中模具1型腔直径、等直径芯棒2直径根据所需成形等壁厚弯管外径、内径进行不同选择。
本发明实心圆柱坯也采用碳钢、镁合金材料，等直径芯棒也采用ZG3Cr20Ni14。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，其特征在于包括以下步骤:
1)、选取模具(1)、等直径芯棒(2)及金属实心圆柱坯(4)并进行润滑处理；
2)、将等直径芯棒(2)连接在支撑架(3)上并置入模具(1)的型腔弯曲端内；
3)、调整等直径芯棒(2)的位置与模具(1)型腔四周等距并固定；
4)、将金属实心圆柱坯(4)加热到变形温度后置入模具内；
5)、通过冲头(5)推动挤压金属实心圆柱坯(4)使其发生穿孔及弯曲塑性变形，在等直径芯棒(2)和模具(1)的内外支撑下，成形等壁厚弯管；
6)、移除成形后的等壁厚弯管内的等直径芯棒(2)，并将其两端切割，获得最终的等壁厚弯管。
2.根据权利要求1所述的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，其特征在于：所述步骤1)中润滑处理过程为在模具(1)、等直径芯棒(2)及金属实心圆柱坯(4)表面涂敷MoS2润滑剂、润滑油或石墨润滑剂。
3.根据权利要求1所述的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，其特征在于：所述等直径芯棒(2)为ZG0Cr25Ni20、ZG1Cr18Ni9Ti、ZG3Cr20Ni14或ZG1Cr25Ni20Si2。
4.根据权利要求1所述的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，其特征在于：所述步骤5)中冲头(5)推制速度为1-2mm/s。
5.根据权利要求1至4任一项所述的等壁厚弯管的弯曲挤压成形方法，其特征在于：所述金属实心圆柱坯(4)为不锈钢、铝合金、碳钢、镁合金或钛合金材质。
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