CN104416339A - 制造多层壁金属管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于制造金属管(10)的方法，所述金属管(10)包括内管(5)和围绕内管(5)的至少一个外管(7)。为了产生外管(7)，在沿轴向移动的内管(5)的周围形成纵向行进的金属带(2)，从而形成有缝管，并使得该有缝管的纵向行进的边缘在纵向延伸的缝隙处彼此对立。然后对缝隙进行焊接，以形成周围完全封闭的外管。随后，对内管(5)进行冷却，并在至少一个减径阶段中减小完成的外管(7)的直径，直到外管(7)与冷却的内管(5)接触。

Description

制造多层壁金属管的方法
技术领域
本发明涉及一种制造金属管的方法，所属金属管包括内管和围绕内管的至少一个外管。为了产生外管，在沿轴向移动的内管周围形成纵向行进的金属带，从而形成有缝管，并使得该有缝管的纵向行进的边缘在纵向延伸的缝隙处彼此对立。然后对缝隙进行焊接，以形成周围完全封闭的外管。
背景技术
在下文中，术语“金属”应理解为也包括术语“合金”。
双层壁或多层壁金属管应用广泛，尤其是在电缆行业中，另外还用于气体和液体的输送。例如，为了防腐，可在管的内侧和/或外侧覆上包层。导电电缆可由廉价的铝基料构成，在其上覆有高导电性的铜包层。在这种复合管的情况下，充分发挥了所用金属的所需性质。
制造双层壁金属管的已知方法基于电镀或机械结合技术。
在金属管上可以电镀一层金属层，例如就像制造镀锌钢管的情况那样。两层金属层之间形成不可分离的结合。但是电镀的生产率较低。
在机械结合技术的情况中，金属表面通过摩擦接触彼此结合。根据表面的性质和生产工艺，可以产生各种强度的结合层。
覆层是指通过压力把一个金属层附到另一个金属层上。在实际应用中，第一层被按压到或辊压到第二层上。通过这种方式，可以在管上形成包层金属带，然后进行焊接。在焊缝区，金属层的两种材料可以混合并可能熔合为合金，因而焊缝的材料性质与两个连接金属层的材料性质有很大不同。这种性质差异可能是不希望产生的，例如，在把铜层焊接至铝层时，焊缝可能变得很脆。
在对形成为管的一个、两个或更多金属层进行纵缝焊接时，若对所有层同时进行纵缝焊接，则也会产生不利影响，总壁厚会很大，并且内管可能包含芯材。这个芯材可能会被必要的高焊接能量导致的高热输入所损坏。
在液压成形的情况中，两个金属管被朝向彼此压入，内管在内部高压下变形，从而被牢牢地压到外管上。内部高压是由处于封闭式成型工具内的内管中的水-油乳化液产生的。此方法的成本较高，并且生产率较低。
DE68916383T2说明了一种热挤压技术。此技术包括把两个管互相插入，对它们进行加热，然后把它们从模具中拉出，从而两个管的直径彼此适应，并且金属层被压在一起，在管之间形成牢固的粘合。
JPS59202117A说明了一种产生双壁管的方法，其中，在内管周围形成一个金属带，以构成外管，并在其边缘进行焊接。围绕内管的外管被送入加热装置，在加热装置中被加热至特定温度。然后，在减径阶段中，两个管彼此结合到一起。JPS55247786A、JPH08290214A和JPS58221686A说明了相似的方法，不同之处仅在于加热。
发明内容
本发明之目的是提供一种连续制造包壳金属管的方法，该方法能够实现很高的生产率，其中，内管和外管在很高的挤压力下结合到一起。
为实现本发明之目的，提供一种用于制造金属管(10)的方法，所述金属管(10)包括内管(5)和围绕内管(5)的至少一个外管(7)，其中：
-为了产生外管(7)，在沿轴向移动的内管(5)的周围形成纵向行进的金属带(2)，从而形成有缝管，并使得该有缝管的纵向行进的边缘在纵向延伸的缝隙处彼此对立；以及
-对缝隙进行焊接，以形成周围完全封闭的外管，
其特征在于，
-对内管进行冷却；和
-在至少一个减径阶段中，减小完成的外管的直径，直到该外管与冷却的内管接触。
除了为实现本发明的目的所采用的方式直接产生的优点外，本发明还具有以下优点：通过本发明的连续制造方法产生的双层壁或多层壁管具有封闭的外层材料表面，在此情况下，焊缝区的性质仅与管的其余部分的性质稍有不同。另一个优点是，可根据包壳管的相应预定应用领域调整金属层的压制程度。若金属层由相同材料制成，则与制造厚壁、单层管的制造过程相比，就所用设备的必要容量来说，基于本发明的方法的制造过程比较廉价。例如，设备的挠曲力较低，所需焊接功率较小。另一方面，即使在需要焊接多层的情况下，使用相同的焊接功率也能实现更高的生产率。另一个优点是，在焊接作业中，对可能存在的芯材的热输入较低。而且，能够制造挠曲刚度比同等的单臂管低的管。
附图说明
图1是本发明方法的一个示例性实施例中的用于制造管的设备的示意图。
具体实施方式
下面将基于附图说明本发明的方法。图1是本发明方法的一个示例性实施例中的用于制造管的设备的示意图。
金属带2从金属带供应装置1中拉出，并提供至成形装置3，例如滚动或滑动工具。在金属带进入成形装置3之前，可利用金属带边剪切器4把金属带2切至所需尺寸。为了产生外管，把金属带2卷到同时送入成形装置中并沿轴向移动的内管5上，以形成有缝管。内管5可包含电缆芯或其它类型的填充材料。沿有缝管的纵向行进并彼此对立的边缘在焊接装置6中被焊接到一起，以获得周围完全封闭的外管7。外管7被牵拉装置8拉住，并从装置9中拉过，以减小位于牵拉装置8的上游的直径。
在拉拔外管7时，外管的直径减小，使得外管7与内管接触，从而两个管彼此连接在一起。减径装置9例如可为拉模，两个管通过该拉模被压在一起。类似地，减径装置9可由至少一个辊架(例如称为特克头的辊架)构成，外管由辊架辊到内管上。辊架可以是被驱动的，也可以是不被驱动的。
牵拉装置8例如可由带式牵拉装置或筒夹式牵拉装置构成。如图1所示，在拉模或辊架9的上游还可以再布置一个牵拉装置11。该牵拉装置11施加必要的力，以便把金属带2从松卷装置1上脱开，并把金属带2拉过可能存在的金属带边剪切器4和成形装置3，前提是这些装置没有自己的驱动机构。然后，牵拉装置8只需施加必要的力，以便使外管在拉模或辊架9中变形。而且，在对管进行拉拔时，外管可能发生轻微的振动或扭转。这些运动对焊接结果可能有不良影响。附加的牵拉装置11用于隔离减径操作对上游焊接装置6中的焊接操作的影响。
随后，可以把完成的金属管10送至进行进一步处理或存储的装置(未示出)。甚至可以把完成的金属管10作为新的内管5送至本发明的方法中所述的成形装置3。通过这种方式，能够使用金属材料连续制造两层管或多层管。而且，在减径操作后可布置退火过程，例如再结晶退火，以便恢复被压制或轧制覆层操作所改变的原显微结构状态。完成的双层壁或多层壁金属管可被送至卷制装置或切割装置。
外管和内管之间的连接可具有不同的强度等级。外管和内管之间的挤压压力部分地由把外管拉拔到内管上的减径装置9的直径决定。若两个管被压得很紧，以致在其之间产生几乎不可分离的机械连接，则这种处理称为覆层。在此情况中，内管也可能发生塑性变形。
而且，通过适当地调节或改变接触表面(触及表面)之间的附着力，能够影响两个管之间的结合。
例如，在拉拔之前，可以对外管的内表面和内管的外表面(或者两个表面中的一个)进行清洁和活化。这种表面处理可利用化学方式，即借助于液体或气体来进行，或者利用等离子体来进行。类似地，在把外管拉拔到内管上之前，可以在两个接触面中的至少一个上(可能是先前经过化学活化的表面)施加粘合剂。
在对外管进行拉拔之前，可以加热或冷却内管。若对内管进行加热，则能减小其变形阻力，从而使外管尽可能牢固地连接至内管，即，可作为包层，在此情况中，与使用不加热的内管相比，所需的力较小。若对内管进行冷却，则产生的一个效果是其外径稍稍缩小。若在拉拔外管之后对内管的材料进行加热，则内管会试图恢复其原始直径，从而能在两个管之间形成很高的表面压力。
类似地，可以在拉拔之前加热外管。在冷却过程中，被拉拔的外管会发生收缩，在此情况中，与不预先加热外管的情况相比，产生的一个效果是，在内管上产生的压力会增大。而且，其变形阻力减小，因而所需的成形力小于不加热外管情况中的成形力。
在把内管送入之前，可以使用刮削工具、通过刷磨或研磨来对内管进行加工。具体而言，例如，通过这种方式可以去除影响覆层操作的氧化膜。类似地，可以相应地预处理金属带的接触面。为了防止形成新的氧化膜，进料、焊接和拉拔的步骤可在保护气氛中进行。
内管和外管可由相同的金属材料制成，例如钢材、优质高或有色金属。对于某些应用，使金属管的内管和外管由相同金属材料制成并且两个起始管的连接不是太牢固比较有利，以便完成的金属管与具有同等壁厚的单层金属管相比的挠曲刚度较低。在内管包含芯材的情况中，与单层厚壁管的情况相比，可以减少通常不希望有的向芯材的热输入，因为与厚壁管的情况相比，焊接较薄的内管所需的能量较少。而且，在焊接外管时，内管已经冷却。因此，与单层厚壁管的情况相比，在焊接时向芯材的热输入也较少。两阶段法使得芯材的热负荷较小。
内管和金属带可由不同的金属材料构成。这种管具有多种用途，例如可用于制造CCA管(覆铜铝管)，CCA管由具有外铜层的铝管构成。
完成的金属管10可经历进一步的减径阶段，在该阶段中，具有特定初始直径的金属管被拉拔至比初始直径小的最终直径。若需要获得壁尽可能薄的外管(例如在CCA管的情况中)，则在此减径阶段中，可以同时减小内管和外管的壁厚，例如利用布置在拉拔工具区域内的芯轴来进行。

Claims (13)

1.一种用于制造金属管(10)的方法，所述金属管(10)包括内管(5)和围绕内管(5)的至少一个外管(7)，其中：
-为了产生外管(7)，在沿轴向移动的内管(5)的周围形成纵向行进的金属带(2)，从而形成有缝管，并使得该有缝管的纵向行进的边缘在纵向延伸的缝隙处彼此对立；以及
-对缝隙进行焊接，以形成周围完全封闭的外管，
其特征在于，
-对内管(5)进行冷却；以及
-在至少一个减径阶段中，减小完成的外管(7)的直径，直到该外管(7)与冷却的内管(5)接触。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行减径阶段之前，对外管(7)的内表面和/或内管(5)的外表面用化学方式或等离子体进行清洁和/或活化。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行减径阶段之前，对外管(7)进行加热。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，内管(5)和金属带(2)由相同的金属材料制成。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，内管(5)和金属带(2)由钢材、优质高或有色金属制成。
6.如项权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，内管(5)和金属带(2)由不同的金属材料制成。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，内管(5)由铝材制成，金属带(2)由铜材制成。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括把具有特定初始直径的金属管(10)拉拔至比初始直径小的最终直径。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在金属管(10)的拉拔过程中，内管(5)的壁厚和外管(7)的壁厚被减小。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，内管(5)是双壁管或多壁管。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括对金属管(10)进行再结晶退火。
12.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，在进行减径阶段之前，在外管(7)的内表面和/或内管(5)的外表面上施加粘合剂。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，内管(5)包括电缆芯或包含其它类型的填充材料。
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