CN104438896A - 同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺 - Google Patents

同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺 Download PDF

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马鹏举
刘勇
张宝和
卢秉恒
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供一种同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺。包括以下步骤：准备好需要连接的金属管材，两种管材的直径不同，其中大管材的内径大于小管材的外径；准备一根芯棒，直径略小于小管材的内径；将芯棒插入小管材的内孔，同时将小管材插入大管材内部，三者套接在一起；采用旋锻机对大管材的外部进行旋锻缩加工；加工变形量使得大管材内部抱紧小管材外部，同时小管材内部抱紧芯棒；继续旋锻缩径，使得材料开始沿轴向流动；将芯棒拔出，加工完成，大小两种管材牢靠连接在一起。采用本工艺方法连接管材，牢固可靠，适用面广，并且可以达到密封效果，具有广泛的应用前景。

Description

同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体提供一种用旋锻工艺进行管件之间的连接工艺。
背景技术
不同种金属之间的焊接(连接)存在一定的难度，由于常规焊接技术的现状，对于一些特定金属之间无法采用焊接进行固连(如钛和铜)。而传统的铆接、螺纹连接等方式则存在受力点单一，易损坏，而且无法适用于对于需要密封的场合。本发明可以解决管类零件之间的连接问题(同种或异种材料)。
发明内容
本发明的目的是提供一种同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺。采用本工艺方法连接管材，牢固可靠，适用面广，尤其可以应用于无法焊接的材料进行连接，并且可以达到密封效果(气密、液密)，具有广泛的应用前景。
本发明的技术方案是：一种同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺，包括以下步骤：
1、准备好需要连接的两种管材，要求小管材必须能够插入大管材内部；准备好一根芯棒，要求芯棒能够插入小管材内部，同时芯棒表面有非常好的光洁度，如果必要，可以进行表面涂层，以增加其硬度和光滑度；小管材的外表面如果光洁度很高，需要将小管材的外部(连接部分)滚花处理，以利于材料的互相嵌入。
2、准备好旋锻机的模具，开始加工：将芯棒、小管材、大管材依次嵌套在一起，其中小管材和大管材之间重合部分至少为10mm，以保证结合力。
3、将旋锻机模具张开，将材料送入旋锻机，然后模具合拢，开始旋锻材料，直到压缩到预定尺寸，将料取出，然后将芯棒抽出。两根管材已连接，由检验人员进行连接力检测，如果连接力不合格，则加大旋锻的压缩量，重复上述过程，直到符合要求。
本发明可以应用于同种或不同金属材料之间的连接，只要两种管材管径不同，并且可以套入，如果材料外表面非常光滑，则需要将小管材的外表面进行滚花处理，以方便外部材料的嵌入；
本发明采用芯棒作为小管材内部支撑，对芯棒表面进行处理；外部采用径向旋锻工艺进行压缩，将材料之间压实并且变形沿轴向流动。
本发明旋锻时模具沿径向压缩材料，并且模具高速旋转，从各个位置向下压缩，而并非从几个固定的方向向下压缩。从而使得材料之间全方位接触、受力、互相嵌入，连接均匀、牢靠，无受力集中点，管材连接处达到密封效果(气密、液密)。
本发明的优点：采用该工艺，可以对于不同的金属材料进行连接，从而克服异种金属之间很难焊接的问题；连接牢靠，通过旋锻变形，异种金属之间的材料在表面进行互相嵌入，连接的强度不弱于焊接；旋锻连接时管材整个圆周均匀受力，连接均匀，无集中受力点；工艺过程高效可靠。
附图说明
图1是加工前两种管材与芯棒嵌套示意图(锻前示意图)。
图2是经过旋锻压缩后，材料变形并且互相嵌入示意图(锻中示意图)。
图3是芯棒抽出后，两种管材连接完毕示意图(锻后示意图)。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明。
现在有两种材料，小管材1为钛合金，外径25mm，壁厚2.5mm，内孔直径20mm，大管材2为不锈钢，外径为32mm，壁厚3.3mm，内孔直径25.4mm，现在需要将两种材料连接，要求连接好后，抗扭>500N.M，抗拉力>3KN。
如图1、图2、图3所示，下面用旋锻工艺进行连接，包括以下步骤：
1、准备好一根芯棒3，芯棒直径为20mm，芯棒材料为W18Cr4V，热处理至HRC58，表面精磨，粗糙度<0.4，同时表面进行氮化钛涂层，以增加其硬度和光滑度。
2、因为两种原材料管材的外表面光洁度都很好，所以只需要将小管材1(钛合金管)的外部(连接部分)滚花处理，以利于材料的互相嵌入，滚花长度(连接长度)为15mm。
3、准备好旋锻模具，该模具的加工直径30mm，开始加工。
4、将芯棒3插入小管材1(钛合金管)，然后将小管材1(钛合金管)插入大管材2(不锈钢管)，插入结合部分约为15mm。
5、用旋锻机旋锻大管材(不锈钢管)外径，将外径从31mm旋锻到30mm，旋锻完毕后，大管材(不锈钢管)外径缩减为30mm，壁厚减为3mm，小管材(钛合金管)外径压缩为24mm，壁厚减为2mm，内孔直径不变，仍为20mm，芯棒3尺寸不变。
6、旋锻完毕，将芯棒3抽出，大管材2和小管材1结合部分为15mm。加工完毕，两根管材已经连接好了。
经过检测，连接力完全符合要求，抗扭>500N.M，抗拉力>3KN。

Claims (1)

1.一种同种或异种金属材料管件之间的旋锻连接工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)、准备好需要连接的两种管材，要求小管材必须能够插入大管材内部；准备好一根芯棒，要求芯棒能够插入小管材内部，同时芯棒表面有非常好的光洁度，如果必要，可以进行表面涂层，以增加其硬度和光滑度；小管材的外表面如果光洁度很高，需要将小管材的外部连接部分滚花处理，以利于材料的互相嵌入；
(2)、准备好旋锻机的模具，开始加工：将芯棒、小管材、大管材依次嵌套在一起，其中小管材和大管材之间重合部分至少为10mm，以保证结合力；
(3)、将旋锻机模具张开，将材料送入旋锻机，然后模具合拢，开始旋锻材料，直到压缩到预定尺寸，将料取出，然后将芯棒抽出，两根管材已连接，由检验人员进行连接力检测，如果连接力不合格，则加大旋锻的压缩量，重复上述过程，直到符合要求。
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