CN104646579B - 用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于金属复合管棒制造的高频旋转精锻复合法，其主要工艺步骤如下：（1）工件清洁；（2）复合准备；（3）锻打复合，将待复合的金属复合管/棒的放上高频旋转精锻机的送料架，由高频旋转精锻机的送料系统推动下进入高频旋转精锻机进行锻打，经锻打至内外两层复合金属管/棒紧密结合即可；（4）完成复合，若内层的衬管为金属管时，退出芯棒。本发明主要有以下优点：该工艺具有功耗低，易操作，产品制造效率高，结合强度大，产品表而平整度高，工艺流程短，生产安全。相对现有的工艺，不但在设备上的成本大大降低，维护成本也比较低，而且对场地的要求更低；还可以将多层不同金属管棒进行多层复合。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属复合管或金属复合棒的制作工艺，特别涉及一种通过旋转锻造技术进行不同金属材质的管/棒复合的方法。
背景技术
金属复合管/棒的制造工艺目前应用比较广泛的主要以下儿种：
第一种为离心浇铸法；这是在熔融金属与固体金属相互作用基础上获得结合的力法。采用该方法生产的复合钢管其缺点是在许多情况下要对管坯表面进行机械加工，这样就增加了两层金属的壁厚不均，也因铸造时液态金属相互冲刷拌合会形成过渡层。另外此方法不能生产外层为轻合金的复合管。
第二种为热加工法，如挤压或轧制；该种方法缺点是功耗大，设备大，其生产的复合钢管结合强度差。
第三种为冷拔法，其缺点是结合强度差，管的密度不匀，成品率低。
第四种为包覆焊接法，其缺点是很难生产内层为薄壁管的内复合钢管。
第五种为爆炸复合法，其缺点是界面接合区易形成波形，管坯长度受到限制，需建设专门的爆炸场地或空间，要有特殊的安全措施。
旋转锻造技术（简称旋锻）是一种用于管件、棒料、钢丝绳等金属工件精密塑性成形的加工工艺。其基本原理是：锻锤沿周向均布在被加工工件的外围，锻锤在绕工件转动的同时沿径向方向做高频、小行程的往复运动，反复对工件进行锻打，工件由小变形累积成较大变形，从而实现工件的变形效果。这种增量成形相对连续成形，材料变形的一致性更好，材料与锻锤的摩擦力小。
作为金属塑性加工工艺的一个重要分支，旋锻工艺具有很多优点：（1）工艺范围广，适用于多种金属材料；（2）废料少，基本不产生切削加工的切屑，节省材料；（3）后续工艺少，表面精度高，旋锻成形的工件尺寸公差、形位误差的精度较高，无需额外的机械加工；（4）生产效率高，通常旋锻一个工序的加工周期只在12S~30S 之间；（5）产品性能好，旋锻成形的工件材料组织连续、致密度高，表面形成加工硬化层，工件的强度高。
旋锻成形设备在工件旋锻成形过程中，锻锤的径向高频小行程往复锻打运动，主要是通过与锻锤在旋转时的离心力和外圈绕旋锻主轴圆周方向均布滚柱的碰撞作用来实现。而目前旋锻成形设备中锻锤的曲面通常是抛物线规律或余弦加速度规律的曲面，锻锤曲面与滚柱之间是单点接触，故在旋锻成形设备工作过程中，锻锤与滚柱接触时加速度连续性差、对滚柱的冲击大，引起设备整机的振动和噪声大，而对工件的冲击加速度小，冲击时间较长，冲击强度小，效率低，成形精度差。另外，还存在锤头磨损快，需经常调整锻锤垫片的厚度，使用寿命短造成效率低，加工精度不一至的现象。这些缺陷导致旋锻技术只适用于加工些小零件，对体积较大的零件的加工存在困难，导致旋锻技术应用范围受到限制，比如制作复合金属材料构成的复合的金属复合管/棒就受到此限制。
发明内容
为解决现有各种金属复合管/棒的制作工艺存在的上述各种缺陷，本发明提供一种针对复合金属复合管/棒制造的新工艺。
为实现上述目的，本发明采取的方案是：一种用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：它主要包含以下工艺步骤：（1）工件清洁，将需复合的金属管/金属棒表层用物理或化学工艺清理干净；（2）复合准备，把外层金属管套在作为内层衬管/衬棒的金属管/金属棒上，并将外层金属管两端与金属管/金属棒进行固定定位，形成待复合的金属复合管/棒；若内层的衬管为金属管时，需在金属管插入芯棒；（3）锻打复合，将待复合的金属复合管/棒置于高频旋转精锻机的送料架，由高频旋转精锻机的送料系统推动下进入高频旋转精锻机进行锻打，经锻打至内外两层复合金属管/棒紧密结合即可；（4）完成复合，若内层的衬管为金属管时，退出芯棒。
该工艺的要点是：用精准的数控系统控制高频同步旋转精锻机对金属管表面进行高速密集的定点冲击锻打下压，配合旋转精锻机上的锻锤锤头的带转角度设计，金属管在锤头的作用下同步自转，使管表面每一点都均匀得锤头的锤打，使得外层金属管在可控范围内受力下压与内层衬管及芯棒形成一个夹力，从而使外层金属管与内层衬管紧密结合一体，形成金属复合管/棒。
作为上述方案的进一步说明，前述外层金属管为硬度较大、塑性较差的特殊金属材质，可在步骤（2）之后增加一道预加热工序，增加复合效果。优选地，前述预加热工序为微波加热或辐射加热。
优选地，前述步骤（2）中外层金属管两端与金属管/金属棒进行固定定位的工艺为焊接定位。
优选地，前述高频旋转精锻机包括旋转锻盘，以及若干把均布于旋转锻盘内、并可在旋转锻盘内作径向往复直线运动的磁性锻锤；所述磁性锻锤的朝外一端的锤头设有极性朝向一致的强力磁铁；旋转锻盘外侧周围均布有在旋转锻盘旋转时相对磁性锻锤可产生同步交变磁场的强力磁场装置。
进一步地，前述强力磁铁和强力磁场装置之间设有安全间隙。
优选地，前述磁性锻锤数量为2把以上。进一步优选，前述磁性锻锤数量为6把。
进一步地，前述强力磁铁外侧设有弹性缓冲件。优选地，前述弹性缓冲件为橡胶圈。
前述高频旋转精锻机工作原理：利用磁铁同性相斥异性相吸的原理，结合磁性锻锤锤头的设计，使锤头顶端部位的强力磁铁和同步交变磁场的强力磁场装置保持在一定的合理间隙，在旋转锻盘旋转时，不断在旋转锻盘外的同步交变磁场的强力磁场装置形成交替的相吸相斥的作用力，使锤头产生径向的往复直线运动，形成对工件的冲击力。由于锤头与同步交变磁场的强力磁场装置之间保持有一定的合理间隙，锤头与同步交变磁场的强力磁场装置不产直接接触磨擦，避免了磨损，降低了噪音，大大提高了锻锤的使用寿命，工件的加工精度得到有效保证。
由上可知，本发明主要有以下优点：该工艺具有功耗低，易操作，产品制造效率高，结合强度大，产品表而平整度高，工艺流程短，生产安全。相对现有的工艺，不但在设备上的成本大大降低，维护成本也比较低，而且对场地的要求更低；还可以将多层不同金属管/棒进行多层复合。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明所涉及的高频旋转精锻机的优选结构示意图。
附图标号说明： 1、旋转锻盘2、磁性锻锤 3、强力磁铁 4、强力磁场装置 5、弹性缓冲件 6、高频旋转精锻机 7、工件。
具体实施方式
下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。
参见图1，用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，它主要包含以下工艺步骤：（1）工件清洁，将需复合的金属管/金属棒表层用物理或化学工艺清理干净；（2）复合准备，把外层金属管套在作为内层的衬管/衬棒的金属管/金属棒上，并将外层金属管两端与金属管/金属棒进行固定定位，形成待复合的金属复合管/棒；若内层的衬管为金属管时，需在金属管插入芯棒；（3）锻打复合，将待复合的金属复合管/棒置于高频旋转精锻机6的送料架，由高频旋转精锻机6的送料系统推动下进入高频旋转精锻机6进行锻打，经锻打至内外两层复合金属管/棒紧密结合即可；（4）完成复合，若内层的衬管为金属管时，退出芯棒。
前述外层金属管为硬度较大、塑性较差的特殊金属材质，可在步骤（2）之后增加一道预加热工序，增加复合效果。前述预加热工序进一步优选为微波加热或辐射加热。
优选地，前述步骤（2）中外层金属管两端与金属管/金属棒进行固定定位的工艺为焊接定位。
参见图2，优选地，前述高频旋转精锻机6包括旋转锻盘1，以及6把均布于旋转锻盘1内、并可在旋转锻盘1内作径向往复直线运动的磁性锻锤2；所述磁性锻锤2的朝外一端的锤头设有极性朝向一致的强力磁铁3；旋转锻盘1外侧周围均布有在旋转锻盘1旋转时相对磁性锻锤2可产生同步交变磁场的强力磁场装置4。强力磁铁3和强力磁场装置4之间设有安全间隙。强力磁铁3外侧设有如橡胶圈等弹性缓冲件5。
根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变形，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，它主要包含以下工艺步骤：（1）工件清洁，将需复合的金属管/金属棒表层用物理或化学工艺清理干净；（2）复合准备，把外层金属管套在作为内层的衬管/衬棒的金属管/金属棒上，并将外层金属管两端与金属管/金属棒进行固定定位，形成待复合的金属复合管/棒；若内层的衬管为金属管时，需在金属管插入芯棒；（3）锻打复合，将待复合的金属复合管/棒置于高频旋转精锻机的送料架，由高频旋转精锻机的送料系统推动下进入高频旋转精锻机进行锻打，经锻打至内外两层复合金属管/棒紧密结合即可；（4）完成复合，若内层的衬管为金属管时，退出芯棒；其特征是：所述高频旋转精锻机包括旋转锻盘，以及若干把均布于旋转锻盘内、并可在旋转锻盘内作径向往复直线运动的磁性锻锤；所述磁性锻锤的朝外一端的锤头设有极性朝向一致的强力磁铁；旋转锻盘外侧周围均布有在旋转锻盘旋转时相对磁性锻锤可产生同步交变磁场的强力磁场装置。
2.如权利要求1所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述外层金属管为硬度较大、塑性较差的特殊金属材质时，在步骤（2）之后增加一道预加热工序，增加复合效果。
3.如权利要求2所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述预加热工序为微波加热或辐射加热。
4.如权利要求1所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述步骤（2）中外层金属管两端与金属管/金属棒进行固定定位的工艺为焊接定位。
5.如权利要求1~4任一项所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述强力磁铁和强力磁场装置之间设有安全间隙。
6.如权利要求5所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述磁性锻锤数量为2把以上。
7.如权利要求6所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述磁性锻锤数量为6把。
8.如权利要求7所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述强力磁铁外侧设有弹性缓冲件。
9.如权利要求8所述的用于金属复合管/棒制造的高频旋转精锻复合法，其特征是：所述弹性缓冲件为橡胶圈。
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